JP2004159468A

JP2004159468A - Cordless instrument system

Info

Publication number: JP2004159468A
Application number: JP2002324677A
Authority: JP
Inventors: Ken Takara; 憲高良; Naofumi Mushiaki; 直文虫明; Akira Matsubara; 朗松原; Toyota Ikeuchi; 豊太池内
Original assignee: SANBURIJJI KK
Current assignee: SANBURIJJI KK
Priority date: 2002-11-08
Filing date: 2002-11-08
Publication date: 2004-06-03
Anticipated expiration: 2022-11-08
Also published as: JP3460127B1

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a cordless instrument system which can be quickly charged and be operated for a long time. <P>SOLUTION: The cordless instrument system is so constituted that when charged, a cordless instrument 20 can be attached to and detached from a charger 1 containing a direct-current power supply 2, and is attached to the charger 1. The system comprises a first storage 3 and a second storage 4 which can be charged from the direct-current power supply 2 and are placed in the charger, a third storage 23 and a fourth storage 24 contained in the cordless instrument 20, a charge/discharge control circuit 5 which controls charging and discharging of the first to fourth storages, and is placed in the charger, and a discharge control circuit 25 which controls discharging of the third and fourth storages. When the cordless instrument 20 is attached, the third storage 23 is charged from at least the first storage 3 and the second storage 4, and further the fourth storage 24 is charged from the second storage 4. Thus, the cordless instrument system can be quickly charged and used for a long time. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、充電器に着脱可能なコードレス機器をこの充電器に装着して充電するようにしたコードレス機器システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、コードレス機器の中で、電池を内蔵してコードレス化を図ったものが急増している。内蔵する電池は、乾電池等などの使い捨ての一次電池や、繰り返し使用が可能な二次電池が多く使用されている。しかし、一次電池は電気が消耗した場合に交換する手間と、買い替えの手間に時間を必要とする。また、消耗した電池の廃棄の問題がある。そのため業務用の懐中電灯のような機器では、電池の費用と保守費用のコストがかかる。
【０００３】
また、二次電池は、すぐに使用したいときに電気が無くなっている場合には、二次電池の化学反応を利用する特性から、比較的低い電流で長時間充電する必要があり、充電中は機器が使用できなかった。また、二次電池は、一次電池では行うことができない充放電を繰り返しているが、それには限度があり、寿命がきたら交換の必要がある。この場合、上述の一次電池と同様の問題が発生する。
【０００４】
電気二重層コンデンサは、電極と電解液を接触させた時にできる電気二重層に正負の電荷を相対させて蓄積する構造を有している。電気二重層コンデンサは、電池のような化学反応を伴わないために、急速な充放電が可能となる。そこで、電気二重層コンデンサの大電流で充放電できる特徴を用いて、二次電池の代わりに電気二重層コンデンサを利用することが考えられている。
しかし、電気二重層コンデンサは、二次電池と比較して体積当りの容量が小さく、使用時間や用途が大きな制約を受けている。
【０００５】
従来の電気二重層コンデンサを使用した機器の構成において、例えば、充電器により電気二重層コンデンサを有する機器に充電される。その充電器は、交流電源により動作する。現状では、電気二重層コンデンサを電源とする機器は、従来の二次電池と比較して同じ容量の場合には、電気二重層コンデンサの体積が大きくなっても搭載できる電気自動車などが試作されている。
【０００６】
コンピュータの半導体記憶装置のバックアップ用の電源など二次電池では容量が大きすぎる場合には、容量が小さい電気二重層コンデンサが使用されている。
【０００７】
さらに、電気二重層コンデンサを用いたコードレス機器の充電器として、商用電源を整流した直流電源を使用した充電器がある（特許文献１参照。）。
【０００８】
【特許文献１】
特公平８−３１３３９号公報（第２〜５頁、図１〜図３）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
従来例のコードレス機器は、電気二重層コンデンサだけを電源としているので、使用時間を長くする場合には、同一の蓄電能力のある二次電池よりも体積が大きくなるという課題がある。
このように、小型のコードレス機器などの用途においては、二次電池と比較して体積当たりの容量が小さい電気二重層コンデンサは、従来の二次電池を置き換えることができないという課題がある。
【００１０】
本発明は、以上の点に鑑み、急速充電を行ない、かつ、長時間使用可能なコードレス機器システムを提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明のコードレス機器システムは、直流電源を含む充電器に着脱可能なコードレス機器を充電器に装着して充電するようにしたコードレス機器システムであって、直流電源により充電可能で充電器内に配設される第１の蓄電部と第２の蓄電部と、コードレス機器に含まれる第３の蓄電部と第４の蓄電部と、第１〜第４の蓄電部の充放電を制御し、充電器内に配設される充放電制御回路と、第３及び第４の蓄電部の放電を制御する放電制御回路と、を備え、コードレス機器の装着時に、少なくとも第１の蓄電部及び第２の蓄電部から第３の蓄電部に充電を行うとともに、第２の蓄電部から第４の蓄電部に充電を行うことを特徴とする。
第１の蓄電部と第３の蓄電部は、電気二重層コンデンサまたは電気化学キャパシタにより構成されることが好ましい。
第２の蓄電部と第４の蓄電部は、蓄電池により構成されることが好ましい。
第３の蓄電部は、第１の蓄電部と第２の蓄電部の何れか一つ、またはこれらの組み合わせにより充電可能であればよい。
第４の蓄電部は、第２の蓄電部により充電可能であればよい。
また、第３及び第４の蓄電部の放電を制御する放電制御回路は、コードレス機器に含まれていればよい。
【００１２】
上記構成によれば、充電器に内蔵した直流電源により、予め第１の蓄電部及び第２の蓄電部を充電状態にしておく。コードレス機器を接続したときに、まず、充電器の第１の蓄電部と第２の蓄電部とを直列接続した複合電源からコードレス機器の第３の蓄電部に充電が行われる。
第３の蓄電部が急速充電されて充電が完了すると、引き続き第４の蓄電部の充電が行われる。第３の蓄電部は急速充電可能な蓄電部であり、第４の蓄電部は従来の充放電可能な電池であり、従来の速度の充電が行われる。
従って、充電時間にある程度の余裕がある場合を見込んで、第３の蓄電部への急速充電が完了した後、時間の許す限り第４の蓄電池に対し、第２の蓄電池から充電を行うことができる。
ここで、充電器の第１の蓄電部を、電気二重層コンデンサまたは電気化学キャパシタで構成すれば、充電器の蓄電部も急速充電することも可能である。また、コードレス機器の第３の蓄電部は、電気二重層コンデンサや電気化学キャパシタなどを使用することで急速充電が可能である。
さらに、コードレス機器には第４の蓄電部を配置しているので、第３の蓄電部の急速充電完了後に直ちに使用する必要がなく、時間に余裕がある場合は、第４の蓄電部に充電対象が切り替わって、時間の許す限り充電を行うことができる。これにより、急速充電が可能で長時間の使用ができ、そして繰り替えし充放電が可能なコードレス機器システムを実現できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面により詳細に説明する。
図１は、本発明を適用したコードレス機器システムの具体的な構成例を示す外観斜視図である。
この実施形態ではコードレス機器として、充電器１に着脱可能な誘導棒２０を有し、誘導棒２０を充電器１に装着して充電するように構成されている。誘導棒２０はスイッチ２１のオンオフにより発光部２２が点滅するようになっている。
【００１４】
図２は、図１に示した充電器１の概略の構成例を示す断面図である。充電器１は、直流電源２と、この直流電源２により充電可能な第１の蓄電部３及び第２の蓄電部４と、充放電制御回路５とから構成されている。直流電源２は、商用電源等から給電されて直流電圧と直流電流を発生する。
これらは、匡体６内に配置され、直流電源２には、端子７から商用電源が給電される。また、匡体６の上部には誘導棒２０の着脱に応じて接続する充電端子８が配設されている。
【００１５】
図３は、図１に示した誘導棒２０の概略構成例を示す断面図である。誘導棒２０は棒状を呈し、第３の蓄電部２３及び第４の蓄電部２４と、この蓄電部２３及び２４の放電を制御する放電制御回路２５と、を含んでいる。
発光部２２の内部は、支持部材であるリテーナ２６に複数の光源として、例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）２７が列設されている。この構成例においては、ＬＥＤを２列で、各列当たり４個の合計８個のＬＥＤ（２７ａ〜２７ｈ）を列設している。ＬＥＤ２７は、スイッチ２１の操作で点消灯するようになっている。また、充電器１へ接続するための着脱可能な充電端子２８は、図３が図１に対して９０°回転した断面図なので、図３では誘導棒右端に配設されている。
【００１６】
次に、本発明を適用したコードレス機器システムの動作について説明する。
図４は、充電器１及び誘導棒２０を含むコードレス機器システムの回路構成を示すブロック図である。図４において、点線で囲んだ領域が充電器１を示し、１点鎖線で囲んだ領域が誘導棒２０を示している。充電器１と誘導棒２０は、充電端子８（８ａ，８ｂ，８ｃ）と充電端子２８（２８ａ，２８ｂ，２８ｃ）により接続されている。充電器１は、直流電源２と、充放電制御回路５と、第１の蓄電部３及び第２の蓄電部４などから構成されている。
ここで、充放電制御回路５は、第１の蓄電部の充電制御回路３０と、第２の蓄電部の充電制御回路３１と、第４の蓄電部の充電制御回路３２とスイッチ手段３３，３４，３５，３６などから構成されている。
誘導棒２０は、ＬＥＤ２７のオンオフ用のスイッチ２１と、第３の蓄電部２３と、第４の蓄電部２４と、放電制御回路２５と、ＬＥＤ２７などから構成されている。
【００１７】
最初に、充電器１の回路構成において、第１の蓄電部への充電回路について説明する。
充放電制御回路５は、制御信号Ｓ１を出力してスイッチ３３を制御し、商用電源９が接続される直流電源２からの出力Ｖ０を、第１の蓄電部３へ接続し、第１の蓄電部３を充電する。図示の場合は、スイッチ３３において、スイッチ３３ａが直流電源２の正端子と第１の蓄電部の充電制御回路３０を接続し、スイッチ３３ｂが直流電源２の負端子と第１の蓄電部３の負端子とを接続している。スイッチ３３は、リレー等が使用できる。
充放電制御回路５には、第１の蓄電部３の充電電圧や充電電流に関する情報信号Ｓ２が与えられる。
【００１８】
第１の蓄電部の充電制御回路３０は、直流電源２と、第１の蓄電部３との間に接続されている。この場合の制御には、第１の蓄電部３の過電圧を防止する充電電圧制御や過電流保護制御などが含まれる。第１の蓄電部の充電制御回路３０は、第１の蓄電部３の充電電圧に基づいて、第１の蓄電部３の充電制御を行い、満充電のＶ１という電圧になるまで充電制御を行う。
ここで、第１の蓄電部の充電制御回路３０は、定電圧制御を行うＩＣ（集積回路）などが使用できる。
【００１９】
次に、第２の蓄電部への充電について説明する。
第１の蓄電部３の充電が終了すると、充放電制御回路５は、制御信号Ｓ１を出力して、スイッチ３３を図の点線で示すＢ側に接続する。このとき、スイッチ３３ａが、直流電源２の正端子をスイッチ３４の一端に接続する。スイッチ３３ｂは、直流電源２の負端子をアースに接続する。従って、直流電源２の負端子と、アースに接続されている第２の蓄電部４の負端子が接続される。このとき、充放電制御回路５は、スイッチ３４をオンとする出力信号Ｓ３を出力して、スイッチ３４をオンにして、直流電源２の正端子と第２の蓄電部の充電制御回路３１とを接続する。このようなスイッチ３４としては、バイポーラトランジスタやＭＯＳＦＥＴなどの半導体スイッチング素子やリレーなどが使用できる。
これらのスイッチ３３とスイッチ３４の動作により、直流電源２が第２の蓄電部の充電制御回路３１を介して、第２の蓄電部４と接続される。
充放電制御回路５には、第２の蓄電部４の充電電圧や充電電流に関する情報信号Ｓ４が与えられる。
【００２０】
第２の蓄電部の充電制御回路３１の制御には、第２の蓄電部４の過電圧を防止する充電電圧制御や過電流保護制御などが含まれる。この場合の制御には、第２の蓄電部４の過電圧を防止する充電電圧制御や過電流保護制御などが含まれる。第２の蓄電部の充電制御回路３１は、第２の蓄電部３の充電電圧に基づいて、第２の蓄電部４の充電制御を行い、満充電のＶ２という電圧になるまで充電制御を行う。第２の蓄電部の充電制御回路３１は、定電圧制御を行うＩＣなどが使用できる。
【００２１】
次に、誘導棒２０の内部に配設されている第３の蓄電部２３へ充電する回路について説明する。
第１の蓄電部３と第２の蓄電部４の充電が終了すると、充放電制御回路５は、制御信号Ｓ１を出力してスイッチ３３を、直流電源２が第１の蓄電部３と第２の蓄電部４に接続されないようにする。
次に、充放電制御回路５は、出力信号Ｓ５を出力してスイッチ３５をオフにしてから、さらに、出力信号Ｓ６を出力してスイッチ３６をオンにする。
このようなスイッチ３５及びスイッチ３６としては、バイポーラトランジスタやＭＯＳＦＥＴやなどの半導体スイッチング素子がやリレーなどが使用できる。これにより、第１の蓄電部３と第２の蓄電部４の直列接続された電圧が、誘導棒２０内の第３の蓄電部２３に印加される。
【００２２】
第３の蓄電部２３の過電圧を防止するために、充放電制御回路５に対しては、第３の蓄電部２３の充電電圧信号に関する情報信号Ｓ７が与えられる。第１の充電制御回路５は、充電電圧信号Ｓ７が満充電のＶ３という電圧に到達したときに、出力信号Ｓ６を出力してスイッチ３６をオンからオフにして、第３の蓄電部２３への充電を止める。この際、第１の蓄電部３は、ほぼ放電状態となる。
【００２３】
次に、誘導棒２０内の第４の蓄電部２４への充電回路について説明する。
第３の蓄電部２３の充電が終了すると、充放電制御回路５は、制御信号Ｓ６を出力してスイッチ３６をオフにし、次に制御信号Ｓ５を出力してスイッチ３５をオンにする。これにより、第２の蓄電部４に蓄えられた電力が、誘導棒２０内の第４の蓄電部２４を充電する。
【００２４】
第４の蓄電部２４の過電圧を防止するために、充放電制御回路５に対しては、第４の蓄電部の充電電圧に関する電圧や電流の情報信号Ｓ８が与えられる。第４の蓄電部２４の充電制御回路３２の制御には、第４の蓄電部２４の過電圧を防止する充電電圧制御や過電流保護制御などが含まれる。第４の蓄電部の充電制御回路３２は、第４の蓄電部４の充電電圧に基づいて、第４の蓄電部２４の充電制御を行い、満充電のＶ４という電圧になるまで充電制御を行う。第４の蓄電部の充電制御回路３２は、定電圧制御を行うＩＣなどが使用できる。
【００２５】
上述のように、充電器１内の第１の蓄電部３と第２の蓄電部４が直流電源２を使用して満充電にされ、次に、第１の蓄電部３と第２の蓄電部４を用いて誘導棒内の第３の蓄電部と第４の蓄電部が満充電される。この状態で、誘導棒２０は、充電器１から取り外してコードレスとして使用できる。
【００２６】
次に、誘導棒をコードレスで使用するときの回路動作について説明する。
放電制御回路２５は、スイッチ２１がオンになると、第３の蓄電部２３に蓄えられた電力を使用してＬＥＤ２７を駆動する。そして、第３の蓄電部２３の電圧がＬＥＤ２７の駆動に必要な電圧以下に低下したときに、放電制御回路２５は、第３の蓄電部２３を第４の蓄電部２４に切り替えて、ＬＥＤ２７の駆動制御を行う。
【００２７】
この場合、放電制御回路２５は、第３及び第４の蓄電部２３，２４の電圧監視と、ＬＥＤ２７へ電気を供給するときに、所定電圧を保持するような定電圧制御機能などを備えている。また、放電制御回路２５は、ＬＥＤのパルス駆動や、多数のＬＥＤを時間間隔をおいて順次点灯させるような制御機能を含み得る。
【００２８】
ここで、本発明のコードレス機器システムの第１の蓄電部３と第２の蓄電部４の充電について、より詳細に説明する。
図５は、本発明のコードレス機器の第１の蓄電部３及び第２の蓄電部４の充電を制御する充放電制御回路５の処理内容を示すフローチャート図である。
先ず、ステップＳＴ１において、第１の蓄電部３の電圧に関する情報信号Ｓ２の電圧情報を測定し、ステップＳＴ２において、情報信号Ｓ２の電圧が第１の蓄電部３の所定の充電電圧Ｖ１まで充電されたか否かを判定する。そして、ステップＳＴ２において、第１の蓄電部３の所定の充電電圧Ｖ１までに達していないと判定したときには、ステップＳＴ３に戻り、第１の蓄電部３を充電する。
【００２９】
これに対して、ステップＳＴ２において、第１の蓄電部３が所定の充電電圧Ｖ１まで充電されたと判定したときには、ステップＳＴ４において、第２の蓄電部４の充電を開始する。
【００３０】
そして、ステップＳＴ５において、情報信号Ｓ２の電圧が第１の蓄電部３の所定の充電電圧Ｖ１以下に放電されたか否かを判定する。そして、ステップＳＴ６において、第１の蓄電部３の所定の充電電圧Ｖ１に達していないと判定したときには、ステップＳＴ３に戻り、第１の蓄電部３を充電する。
【００３１】
次に、ステップＳＴ７において、第２の蓄電部４の電圧に関する情報信号Ｓ４の電圧を測定し、ステップＳＴ８において、情報信号Ｓ４の電圧が第２の蓄電部４の所定の充電電圧Ｖ２まで充電されたか否かを判定する。そして、ステップＳＴ８において、第２の蓄電部４の所定の充電電圧Ｖ２までに達していないと判定したときには、ステップＳＴ４に戻り、第２の蓄電部４を充電する。
【００３２】
これに対して、ステップＳＴ８において、第２の蓄電部４が所定の充電電圧Ｖ２まで充電されたと判定したときには、ステップＳＴ９において、第２の蓄電部４の充電を終了させて、ステップＳＴ１に戻る。
このようにして、充放電制御回路５は、第１の蓄電部３と第２の蓄電部４の充放電制御を行う。
【００３３】
次に、本発明のコードレス機器システムの第３の蓄電部２３と第４の蓄電部２４の充電についてより詳細に説明する。
図６は、本発明のコードレス機器システムの第３の蓄電部２３及び第４の蓄電部２４の充電を制御する充放電制御回路の処理内容を示すフローチャート図である。
先ず、ステップＳＴ１１において、第３の蓄電部２３の電圧に関する情報信号Ｓ７の電圧を測定し、ステップＳＴ１２において、情報信号Ｓ７の電圧が第３の蓄電部２３の所定の充電電圧Ｖ３まで充電されたか否かを判定する。そして、ステップＳＴ１２において、第３の蓄電部２３の所定の充電電圧Ｖ３までに達していないと判定したときには、ステップＳＴ１３に戻り、第３の蓄電部２３を充電する。
【００３４】
これに対して、ステップＳＴ１２において、第３の蓄電部２３が所定の充電電圧Ｖ３まで充電されたと判定したときには、ステップＳＴ１４において、第４の蓄電部２４の充電を開始する。
【００３５】
そして、ステップＳＴ１５において、情報信号ＳＴ７の電圧が第３の蓄電部２３の所定の充電電圧Ｖ３以下に放電されたか否かを判定する。そして、ステップＳＴ１５において、第３の蓄電部２３の所定の充電電圧Ｖ３に達していないと判定したときには、ステップＳＴ１３に戻り、第３の蓄電部２３を充電する。
【００３６】
次に、ステップＳＴ１７において、第４の蓄電部２４の電圧に関する情報信号Ｓ８の電圧を測定し、ステップＳＴ１８において、情報信号Ｓ８の電圧が第４の蓄電部２４の所定の充電電圧Ｖ４まで充電されたか否かを判定する。
そして、ステップＳＴ１８において、第４の蓄電部２４の所定の充電電圧Ｖ４までに達していないと判定したときには、ステップＳＴ１４に戻り、第４の蓄電部２４を充電する。
【００３７】
これに対して、ステップＳＴ１８において、第４の蓄電部２４が所定の充電電圧Ｖ４まで充電されたと判定したときには、ステップＳＴ１８において、第４の蓄電部２４の充電を終了する。
このようにして、充放電制御回路５は、第３の蓄電部２３と第４の蓄電部２４の充放電制御を行う。
【００３８】
上記構成において、充電器１の第１の蓄電部３と、誘導棒２０の第３の蓄電部２３は、電気化学キャパシタまたは電気二重層コンデンサが好適である。
ここで使用する電気化学キャパシタは、擬似容量キャパシタとも呼ばれ、白金系元素であるＲｕ（ルテニウム）やＩｒ（イリジウム）の酸化物であるＲｕＯ_２やＩｒＯ_２を電極として酸化還元反応による擬似容量を利用したキャパシタである。容量としては、単位体積あたり電気二重層コンデンサの２倍以上のものが既に実用化されている。電気化学キャパシタの大電流領域における充放電能力は、電気二重層コンデンサに匹敵するものである。
さらに、上記構成において充電器１の第２の蓄電部４と、誘導棒２０の第４の蓄電部２４は、充放電可能なニッケル水素電池などの蓄電池が好適である。
【００３９】
次に、充電器１の第１の蓄電部３として、電気二重層コンデンサまたは電気化学キャパシタだけを使用して、コードレス機器側の第３の蓄電部２３や第４の蓄電部２４を充電しようとすれば、大容量の電気二重層コンデンサまたは電気化学キャパシタが必要となる。この場合、大容量の電気二重層コンデンサなどを急速充電するためには、充電電流が大きくなり、充電器１の直流電源２が大型化してしまいコストアップになってしまう場合もある。
このために、第１の蓄電部３及び直流電源２を大型化させない目的として、第２の蓄電部４として電気二重層コンデンサなどよりも充電電流の小さい蓄電池を使用することが有効である。
従って、第１の蓄電部３の容量と第２の蓄電部４の容量と直流電源２の容量は、コードレス機器である誘導棒２０に配設している第３の蓄電部２３と第４の蓄電部２４の充放電条件により、適切な構成となるようにすればよい。
【００４０】
ここで、充電器１の第１の蓄電部３の充電電圧Ｖ１は、コードレス機器である誘導棒２０の第３の蓄電部２３の充電電圧Ｖ３よりも高いことが好ましい。電圧の差が大きいほど、電気の移動速度が速くなる。また、充電器１の第１の蓄電部３の容量は、コードレス機器である誘導棒２０の第３の蓄電部２３の容量よりも大きいことが好ましいが、直流電源２による追加充電が可能であるため、極端に小さくなければ問題はない。
【００４１】
直流電源２の出力電圧Ｖ０と、第１の蓄電部３の充電電圧Ｖ１と、第２の蓄電部４の充電電圧Ｖ２との比較としては、直流電源２の電圧Ｖ０は、Ｖ１及びＶ２以上が好ましい。また、直流電源の出力電流は、第１及び第３の蓄電部である電気化学キャパシタ、または、電気二重層コンデンサを急速充電できる電流値とすることが好ましい。
【００４２】
現状の電気化学キャパシタまたは電気二重層コンデンサを誘導棒のような携帯型の機器に適用する場合には、充電電流を、例えば、１Ａから１０Ａとすることができる。より好ましくは１．５Ａから６Ａ程度とすればよい。携帯機器の場合において、電気化学キャパシタまたは電気二重層コンデンサへの充電電流が１Ａより小さい場合は、充電器１に内蔵されている第１の蓄電部３やコードレス機器である誘導棒２０の第３の蓄電部２３への充電時間が長くなってしまう。また、この充電電流が６Ａより大きい場合には、直流電源２が大型になり、コスト高となる。
【００４３】
本発明のコードレス機器システムはこのように構成されており、次のようにして使用する。
ここで、充電器１の第１の蓄電部３と、誘導棒２０の第３の蓄電部２３は、電気化学キャパシタを用い、充電器１の第２の蓄電部４と、誘導棒２０の第４の蓄電部２４は、充放電可能な蓄電池として、ニッケル水素電池を用いる。
最初に、充電器１の第１の蓄電部３及び第２の蓄電部４は、充放電制御回路５により、それぞれ直流電源２が接続されて、Ｖ１とＶ２の電圧に、予め充電される。
【００４４】
次に、誘導棒２０の充電端子２７を充電器１の充電端子７に装着する。
ここで、充電器１の第１の蓄電部３及び第２の蓄電部４が、充放電制御回路５により直列接続されて、Ｖ１＋Ｖ２の電圧となる。そして、充放電制御回路５は、直列接続した第１の蓄電部３及び第２の蓄電部４を使用して、誘導棒２０の第３の蓄電部２３をＶ３の電圧まで急速充電する。
【００４５】
充放電制御回路５は、第３の蓄電部２３の急速充電が終了すると、第４の蓄電部２４をＶ４の電圧まで充電する。
このようにして、誘導棒２０の第３及び第４の蓄電部を満充電にして、誘導棒２０の充電端子２７を充電器１の充電端子７から取り外す。この状態で、コードレス機器の誘導棒２０を、コードレスで使用することができる。
【００４６】
この際、誘導棒２０のＬＥＤ駆動回路は、最初に第３の蓄電部２３の電気化学キャパシタを電源としてＬＥＤ２７を点灯制御し、電気化学キャパシタの電圧がＬＥＤの駆動電圧よりも低下すると、次に第４の蓄電部であるニッケル水素電池に蓄えられた電力を使用してＬＥＤ２７の駆動制御を行う。
【００４７】
本発明のコードレス機器システムはこのように動作し、充電器１に誘導棒２０を接続し、充電器を商用電源９に接続すると、充電器１と誘導棒２０の各蓄電部（３，４，２３，２４）が満充電される。この状態で、誘導棒２０は、コードレスで使用できる。この際、誘導棒２０とともに充電器１を携帯すれば、誘導棒２０の第３及び第４の蓄電部２３，２４の電力が無くなったときには、再度充電器１から充電できる。
これにより、本発明のコードレス機器システムのコードレス機器２０は、急速充放電できる電気二重層コンデンサまたは電気電気化学キャパシタと蓄電池を備えているので、急速充放電が可能で、かつ、長時間の使用が可能となる。
【００４８】
以上、説明してきたコードレス機器システムの実施例について述べる。
（実施例１）
充電器１内は、次のように構成した。直流電源は、１５Ｖ，５Ａである。第１の蓄電部３は、２．３Ｖ−１２０Ｆの電気化学キャパシタを４本直列にした９．２Ｖ−３０Ｆである。電気化学キャパシタ１本の体積は、１０．２ｍｌ（ミリリットル：ｃｍ^−３）で、４本では、４０．８ｍｌである。
第２の蓄電部４は、１．２Ｖ−１６００ｍＡｈのニッケル水素電池を１０本直列にした１２Ｖ−１６００ｍＡｈである。ニッケル水素電池１本の体積は、７．４ｍｌで、１０本では、７４ｍｌである。
誘導棒２０内は、次のように構成した。第３の蓄電部２３は、２．３Ｖ−１２０Ｆの電気化学キャパシタを４本直列にした９．２Ｖ−３０Ｆである。電気化学キャパシタ１本の体積は、１０．２ｍｌで、４本では、４０．８ｍｌである。
また、第４の蓄電部２４は、１．２Ｖ−１６００ｍＡｈのニッケル水素電池を７本直列にした８．４Ｖ−１６００ｍＡｈである。ニッケル水素電池１本の体積は、７．４ｍｌで、７本では、５１．８ｍｌである。
【００４９】
この実施例１では、第３の蓄電部２３を、時間３秒で満充電状態とすることができ、第３の蓄電部だけを使用したときのＬＥＤの駆動可能時間は、３時間であった。そして、満充電した第４の蓄電部２４のニッケル水素電池を使用したときのＬＥＤの連続駆動時間は、１１０時間であった。
これにより、誘導棒２０側の第３の蓄電部２３としての電気化学キャパシタの体積は、第４の蓄電部２４であるニッケル水素電池の体積の７８％程度として、急速充放電できるコードレス機器システムを実現できた。
【００５０】
（実施例２）
また、充電器１内の第１の蓄電部３は、２．３Ｖ−６０Ｆ電気二重層コンデンサを４個直列に接続したものを単位として、これを２並列接続した４直２並列とした９．２Ｖ−３０Ｆ以外は、上記実施例１と同じ構成のコードレス機器システムを製作した。
この場合には、充電器１内の第１の蓄電部３は、時間３秒で満充電状態とすることができ、第３の蓄電部だけを使用したときのＬＥＤの駆動可能時間は、３時間であった。そして、満充電した第４の蓄電部２４のニッケル水素電池を使用したときのＬＥＤの連続駆動時間は、１１０時間であった。
【００５１】
本発明は上記実施形態にのみ限定されることなく、本発明の範囲内で種々の変形が可能であり、それらも本発明の範囲内に含まれることはいうまでもない。例えば、上記実施形態で説明した電圧あるいは電流等の具体的数値等は、それらの好適なものを示すものであり、必要に応じて適宜変更することができる。コードレス機器として、誘導棒を説明したが、本発明のコードレス機器システムは、電気シェーバー、電動歯ブラシ、小型クリーナー及び電動ドリル等の、コードレス機器の種類を問わず適用し得ることは勿論であり、上記実施形態と同様な作用効果を得ることができる。
【００５２】
【発明の効果】
以上の説明から理解されるように本発明によれば、従来の二次電池だけを使用したコードレス機器の充電時間と比較して、急速充電が可能となり、かつ、長時間使用でき、充電器の小型化、低コスト化が実現できる等の利点を有している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態におけるコードレス機器システムの具体的な構成例を示す外観斜視図である。
【図２】図１に示した充電器の内部を示す概略説明図である。
【図３】図１に示した誘導棒の内部を示す概略構成図である。
【図４】本発明の実施形態におけるコードレス機器システムの構成例を示すブロック図である。
【図５】本発明のコードレス機器システムの第１の蓄電部及び第２の蓄電部の充電を制御する充放電制御回路の処理内容を示すフローチャート図である。
【図６】本発明のコードレス機器システムの第３の蓄電部及び第４の蓄電部の充電を制御する充放電制御回路の処理内容を示すフローチャート図である。
【符号の説明】
１充電器
２直流電源
３第１の蓄電部
４第２の蓄電部
５充放電制御回路
６匡体
７端子
８充電端子
９商用電源
２０誘導棒
２１スイッチ
２２発光部
２３第３の蓄電部
２４第４の蓄電部
２５放電制御回路
２６リテーナ
２７ＬＥＤ
２８充電端子
３０第１の蓄電部の充電制御回路
３１第２の蓄電部の充電制御回路
３２第４の蓄電部の充電制御回路
３３，３４，３５，３６スイッチ[0001]
[Industrial applications]
The present invention relates to a cordless device system in which a cordless device that can be attached to and detached from a charger is charged by attaching to the charger.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, among cordless devices, those with a built-in battery for cordless devices have been rapidly increasing. As a built-in battery, a disposable primary battery such as a dry battery or a secondary battery that can be used repeatedly is often used. However, the primary battery requires time for replacement when electricity is exhausted and time for replacement. In addition, there is a problem of disposing of exhausted batteries. Therefore, equipment such as a flashlight for business use has a high battery cost and a high maintenance cost.
[0003]
In addition, when the secondary battery loses electricity when it is desired to use it immediately, it needs to be charged with a relatively low current for a long time due to the characteristic of utilizing the chemical reaction of the secondary battery. The device could not be used. In addition, the secondary battery is repeatedly charged and discharged which cannot be performed by the primary battery, but there is a limit to this, and it is necessary to replace the secondary battery when its life has expired. In this case, a problem similar to that of the above-described primary battery occurs.
[0004]
The electric double layer capacitor has a structure in which positive and negative charges are accumulated in an electric double layer formed when an electrode and an electrolytic solution are brought into contact with each other. The electric double-layer capacitor does not involve a chemical reaction unlike a battery, and thus can be rapidly charged and discharged. Therefore, it has been considered to use an electric double layer capacitor instead of a secondary battery by using a characteristic of the electric double layer capacitor that can be charged and discharged with a large current.
However, the electric double-layer capacitor has a smaller capacity per volume than the secondary battery, and is greatly restricted in use time and application.
[0005]
In a conventional device configuration using an electric double layer capacitor, for example, a device having an electric double layer capacitor is charged by a charger. The charger operates on AC power. At present, equipment that uses an electric double-layer capacitor as a power source has been prototyped for electric vehicles that can be mounted even if the volume of the electric double-layer capacitor is large when the capacity is the same as that of a conventional secondary battery. I have.
[0006]
When the capacity of a secondary battery such as a backup power supply for a semiconductor memory device of a computer is too large, an electric double layer capacitor having a small capacity is used.
[0007]
Further, as a charger for a cordless device using an electric double layer capacitor, there is a charger using a DC power supply obtained by rectifying a commercial power supply (see Patent Document 1).
[0008]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Publication No. Hei 8-31339 (pages 2-5, FIGS. 1-3)
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
Since the conventional cordless device uses only the electric double-layer capacitor as a power source, there is a problem that when the operating time is extended, the volume is larger than that of a secondary battery having the same power storage capacity.
As described above, in applications such as small cordless devices, there is a problem that an electric double layer capacitor having a smaller capacity per volume than a secondary battery cannot replace a conventional secondary battery.
[0010]
In view of the above, an object of the present invention is to provide a cordless device system that performs quick charging and can be used for a long time.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a cordless device system of the present invention is a cordless device system in which a cordless device detachable from a charger including a DC power supply is attached to a charger and charged, and the DC power supply is used. A first power storage unit and a second power storage unit that can be charged and are provided in a charger, a third power storage unit and a fourth power storage unit included in a cordless device, and first to fourth power storage units And a charge / discharge control circuit disposed in the charger, and a discharge control circuit for controlling discharge of the third and fourth power storage units. The third power storage unit is charged from the first power storage unit and the second power storage unit, and the fourth power storage unit is charged from the second power storage unit.
It is preferable that the first power storage unit and the third power storage unit are configured by an electric double layer capacitor or an electrochemical capacitor.
It is preferable that the second power storage unit and the fourth power storage unit include a storage battery.
The third power storage unit may be charged by any one of the first power storage unit and the second power storage unit or a combination thereof.
The fourth power storage unit only needs to be chargeable by the second power storage unit.
Further, the discharge control circuit for controlling the discharge of the third and fourth power storage units may be included in the cordless device.
[0012]
According to the above configuration, the first power storage unit and the second power storage unit are charged in advance by the DC power supply built in the charger. When the cordless device is connected, first, the third power storage unit of the cordless device is charged from a composite power supply in which the first power storage unit and the second power storage unit of the charger are connected in series.
When the third power storage unit is rapidly charged and charging is completed, the fourth power storage unit is continuously charged. The third power storage unit is a power storage unit that can be rapidly charged, and the fourth power storage unit is a conventional chargeable / dischargeable battery, and charges at a conventional speed.
Therefore, in consideration of the case where the charging time has some allowance, it is possible to charge the fourth storage battery from the second storage battery as long as the time permits, after the quick charging of the third power storage unit is completed. it can.
Here, if the first power storage unit of the charger is configured by an electric double layer capacitor or an electrochemical capacitor, the power storage unit of the charger can also be rapidly charged. In addition, the third power storage unit of the cordless device can be rapidly charged by using an electric double layer capacitor, an electrochemical capacitor, or the like.
Further, since the fourth power storage unit is arranged in the cordless device, it is not necessary to use the third power storage unit immediately after the quick charging is completed, and if there is enough time, the fourth power storage unit is charged. The subject switches and can be charged as time permits. As a result, it is possible to realize a cordless device system that can be rapidly charged, can be used for a long time, and can be repeatedly charged and discharged.
[0013]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is an external perspective view showing a specific configuration example of a cordless device system to which the present invention is applied.
In this embodiment, as a cordless device, an induction rod 20 that is detachable from the charger 1 is provided, and the induction rod 20 is attached to the charger 1 for charging. The light emitting unit 22 of the guide rod 20 blinks when the switch 21 is turned on and off.
[0014]
FIG. 2 is a sectional view showing a schematic configuration example of the charger 1 shown in FIG. The charger 1 includes a DC power supply 2, a first power storage unit 3 and a second power storage unit 4 that can be charged by the DC power supply 2, and a charge / discharge control circuit 5. The DC power supply 2 is supplied with power from a commercial power supply or the like and generates a DC voltage and a DC current.
These are arranged in a housing 6, and a commercial power supply is supplied to the DC power supply 2 from a terminal 7. In addition, a charging terminal 8 to be connected according to attachment / detachment of the guide rod 20 is provided at an upper portion of the housing 6.
[0015]
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a schematic configuration example of the guide rod 20 shown in FIG. The induction rod 20 has a rod shape, and includes a third power storage unit 23 and a fourth power storage unit 24, and a discharge control circuit 25 that controls discharge of the power storage units 23 and 24.
Inside the light emitting section 22, a plurality of light sources, for example, light emitting diodes (LEDs) 27 are arranged in a row on a retainer 26 as a support member. In this configuration example, the LEDs are arranged in two rows, and a total of eight LEDs (27a to 27h) are arranged in four rows per row. The LED 27 is turned on and off by operating the switch 21. The detachable charging terminal 28 for connection to the charger 1 is disposed at the right end of the guide rod in FIG. 3 because FIG. 3 is a cross-sectional view of FIG.
[0016]
Next, the operation of the cordless device system to which the present invention is applied will be described.
FIG. 4 is a block diagram showing a circuit configuration of the cordless device system including the charger 1 and the induction rod 20. In FIG. 4, a region surrounded by a dotted line indicates the charger 1, and a region surrounded by a dashed line indicates the guide rod 20. The charger 1 and the induction rod 20 are connected by a charging terminal 8 (8a, 8b, 8c) and a charging terminal 28 (28a, 28b, 28c). The charger 1 includes a DC power supply 2, a charge / discharge control circuit 5, a first power storage unit 3, a second power storage unit 4, and the like.
Here, the charge / discharge control circuit 5 includes a charge control circuit 30 for the first power storage unit, a charge control circuit 31 for the second power storage unit, a charge control circuit 32 for the fourth power storage unit, and switch means 33 and 34. , 35, 36 and the like.
The guide rod 20 includes a switch 21 for turning on and off the LED 27, a third power storage unit 23, a fourth power storage unit 24, a discharge control circuit 25, an LED 27, and the like.
[0017]
First, a circuit for charging the first power storage unit in the circuit configuration of the charger 1 will be described.
The charge / discharge control circuit 5 outputs the control signal S1 to control the switch 33, connects the output V0 from the DC power supply 2 to which the commercial power supply 9 is connected to the first power storage unit 3, and outputs the first power storage Unit 3 is charged. In the illustrated case, in the switch 33, the switch 33a connects the positive terminal of the DC power supply 2 to the charge control circuit 30 of the first power storage unit, and the switch 33b connects the negative terminal of the DC power supply 2 to the first power storage unit 3. Connected to the negative terminal. As the switch 33, a relay or the like can be used.
The charge / discharge control circuit 5 is provided with an information signal S2 relating to the charging voltage and charging current of the first power storage unit 3.
[0018]
The charge control circuit 30 of the first power storage unit is connected between the DC power supply 2 and the first power storage unit 3. The control in this case includes a charging voltage control for preventing an overvoltage of the first power storage unit 3, an overcurrent protection control, and the like. The charging control circuit 30 of the first power storage unit controls the charging of the first power storage unit 3 based on the charging voltage of the first power storage unit 3, and performs the charging control until the voltage reaches the fully charged voltage V1. .
Here, as the charge control circuit 30 of the first power storage unit, an IC (integrated circuit) that performs constant voltage control or the like can be used.
[0019]
Next, charging of the second power storage unit will be described.
When the charging of the first power storage unit 3 is completed, the charge / discharge control circuit 5 outputs the control signal S1 and connects the switch 33 to the B side indicated by the dotted line in the figure. At this time, the switch 33 a connects the positive terminal of the DC power supply 2 to one end of the switch 34. The switch 33b connects the negative terminal of the DC power supply 2 to the ground. Therefore, the negative terminal of the DC power supply 2 is connected to the negative terminal of the second power storage unit 4 connected to the ground. At this time, the charge / discharge control circuit 5 outputs an output signal S3 for turning on the switch 34, turns on the switch 34, and connects the positive terminal of the DC power supply 2 and the charge control circuit 31 of the second power storage unit. Connecting. As such a switch 34, a semiconductor switching element such as a bipolar transistor or a MOSFET, a relay, or the like can be used.
By the operation of the switches 33 and 34, the DC power supply 2 is connected to the second power storage unit 4 via the charge control circuit 31 of the second power storage unit.
The charge / discharge control circuit 5 is provided with an information signal S4 regarding the charging voltage and charging current of the second power storage unit 4.
[0020]
The control of the charge control circuit 31 of the second power storage unit includes a charge voltage control for preventing an overvoltage of the second power storage unit 4 and an overcurrent protection control. The control in this case includes a charging voltage control for preventing an overvoltage of the second power storage unit 4 and an overcurrent protection control. The charging control circuit 31 of the second power storage unit controls the charging of the second power storage unit 4 based on the charging voltage of the second power storage unit 3, and performs the charging control until the voltage reaches the fully charged voltage V2. . As the charge control circuit 31 of the second power storage unit, an IC that performs constant voltage control or the like can be used.
[0021]
Next, a circuit for charging the third power storage unit 23 provided inside the guide rod 20 will be described.
When the charging of the first power storage unit 3 and the second power storage unit 4 is completed, the charge / discharge control circuit 5 outputs a control signal S1 to switch the switch 33, and the DC power supply 2 connects the first power storage unit 3 and the second Is not connected to the power storage unit 4.
Next, the charge / discharge control circuit 5 outputs the output signal S5 to turn off the switch 35, and then outputs the output signal S6 to turn on the switch 36.
As such switches 35 and 36, semiconductor switching elements such as bipolar transistors and MOSFETs, relays, and the like can be used. As a result, the voltage of the first power storage unit 3 and the second power storage unit 4 connected in series is applied to the third power storage unit 23 in the induction rod 20.
[0022]
In order to prevent overvoltage of the third power storage unit 23, the charge / discharge control circuit 5 is provided with an information signal S <b> 7 relating to a charge voltage signal of the third power storage unit 23. When the charging voltage signal S7 reaches a voltage of V3 which is a fully charged state, the first charging control circuit 5 outputs an output signal S6 to turn off the switch 36, and outputs a signal to the third power storage unit 23. Stop charging. At this time, first power storage unit 3 is almost discharged.
[0023]
Next, a charging circuit for the fourth power storage unit 24 in the induction rod 20 will be described.
When the charging of the third power storage unit 23 is completed, the charge / discharge control circuit 5 outputs the control signal S6 to turn off the switch 36, and then outputs the control signal S5 to turn on the switch 35. Thereby, the electric power stored in second power storage unit 4 charges fourth power storage unit 24 in guidance rod 20.
[0024]
In order to prevent an overvoltage of the fourth power storage unit 24, the charge / discharge control circuit 5 is provided with a voltage or current information signal S8 relating to the charging voltage of the fourth power storage unit. The control of the charge control circuit 32 of the fourth power storage unit 24 includes a charge voltage control for preventing an overvoltage of the fourth power storage unit 24 and an overcurrent protection control. The charging control circuit 32 of the fourth power storage unit controls the charging of the fourth power storage unit 24 based on the charging voltage of the fourth power storage unit 4, and performs the charging control until the voltage reaches the fully charged voltage V4. . As the charge control circuit 32 of the fourth power storage unit, an IC that performs constant voltage control or the like can be used.
[0025]
As described above, the first power storage unit 3 and the second power storage unit 4 in the charger 1 are fully charged using the DC power supply 2, and then the first power storage unit 3 and the second power storage unit are charged. Using the unit 4, the third power storage unit and the fourth power storage unit in the guide rod are fully charged. In this state, the guide rod 20 can be detached from the charger 1 and used as a cordless.
[0026]
Next, a circuit operation when the guide rod is used cordlessly will be described.
When the switch 21 is turned on, the discharge control circuit 25 drives the LED 27 using the power stored in the third power storage unit 23. When the voltage of the third power storage unit 23 drops below the voltage required for driving the LED 27, the discharge control circuit 25 switches the third power storage unit 23 to the fourth power storage unit 24 and Drive control is performed.
[0027]
In this case, the discharge control circuit 25 includes a voltage monitoring function of the third and fourth power storage units 23 and 24, and a constant voltage control function of maintaining a predetermined voltage when supplying electricity to the LED 27. . Further, the discharge control circuit 25 may include a pulse driving of the LED and a control function of sequentially lighting a large number of LEDs at time intervals.
[0028]
Here, charging of the first power storage unit 3 and the second power storage unit 4 of the cordless device system of the present invention will be described in more detail.
FIG. 5 is a flowchart illustrating processing performed by the charge / discharge control circuit 5 that controls charging of the first power storage unit 3 and the second power storage unit 4 of the cordless device of the present invention.
First, in step ST1, the voltage information of the information signal S2 relating to the voltage of the first power storage unit 3 is measured. In step ST2, the voltage of the information signal S2 is charged to a predetermined charging voltage V1 of the first power storage unit 3. Is determined. When it is determined in step ST2 that the voltage does not reach the predetermined charging voltage V1 of the first power storage unit 3, the process returns to step ST3, and the first power storage unit 3 is charged.
[0029]
In contrast, when it is determined in step ST2 that first power storage unit 3 has been charged to predetermined charging voltage V1, charging of second power storage unit 4 is started in step ST4.
[0030]
Then, in step ST5, it is determined whether or not the voltage of the information signal S2 has been discharged to a predetermined charging voltage V1 of the first power storage unit 3 or less. Then, in step ST6, when it is determined that the predetermined charging voltage V1 of the first power storage unit 3 has not been reached, the process returns to step ST3, and the first power storage unit 3 is charged.
[0031]
Next, in step ST7, the voltage of the information signal S4 relating to the voltage of the second power storage unit 4 is measured, and in step ST8, the voltage of the information signal S4 is charged to a predetermined charging voltage V2 of the second power storage unit 4. Is determined. When it is determined in step ST8 that the voltage has not reached the predetermined charging voltage V2 of the second power storage unit 4, the process returns to step ST4 and charges the second power storage unit 4.
[0032]
On the other hand, when it is determined in step ST8 that the second power storage unit 4 has been charged to the predetermined charging voltage V2, the charging of the second power storage unit 4 is terminated in step ST9, and the process returns to step ST1. .
Thus, the charge / discharge control circuit 5 controls the charge / discharge of the first power storage unit 3 and the second power storage unit 4.
[0033]
Next, charging of the third power storage unit 23 and the fourth power storage unit 24 of the cordless device system of the present invention will be described in more detail.
FIG. 6 is a flowchart illustrating processing performed by a charge / discharge control circuit that controls charging of the third power storage unit 23 and the fourth power storage unit 24 of the cordless device system of the present invention.
First, in step ST11, the voltage of the information signal S7 relating to the voltage of the third power storage unit 23 is measured. In step ST12, whether the voltage of the information signal S7 has been charged to the predetermined charging voltage V3 of the third power storage unit 23 Determine whether or not. When it is determined in step ST12 that the voltage does not reach the predetermined charging voltage V3 of the third power storage unit 23, the process returns to step ST13 to charge the third power storage unit 23.
[0034]
On the other hand, when it is determined in step ST12 that the third power storage unit 23 has been charged to the predetermined charging voltage V3, the charging of the fourth power storage unit 24 is started in step ST14.
[0035]
Then, in step ST15, it is determined whether or not the voltage of information signal ST7 has been discharged to or below predetermined charging voltage V3 of third power storage unit 23. Then, in step ST15, when it is determined that the predetermined charging voltage V3 of the third power storage unit 23 has not been reached, the process returns to step ST13 to charge the third power storage unit 23.
[0036]
Next, in step ST17, the voltage of information signal S8 relating to the voltage of fourth power storage unit 24 is measured, and in step ST18, the voltage of information signal S8 is charged to a predetermined charging voltage V4 of fourth power storage unit 24. Is determined.
When it is determined in step ST18 that the voltage has not reached the predetermined charging voltage V4 of the fourth power storage unit 24, the process returns to step ST14 to charge the fourth power storage unit 24.
[0037]
On the other hand, when it is determined in step ST18 that the fourth power storage unit 24 has been charged to the predetermined charging voltage V4, the charging of the fourth power storage unit 24 is terminated in step ST18.
In this way, the charge / discharge control circuit 5 controls the charge / discharge of the third power storage unit 23 and the fourth power storage unit 24.
[0038]
In the above configuration, the first power storage unit 3 of the charger 1 and the third power storage unit 23 of the induction rod 20 are preferably electrochemical capacitors or electric double layer capacitors.
The electrochemical capacitor used here is also called a pseudo-capacitance capacitor, and is RuO, which is an oxide of Ru (ruthenium) or Ir (iridium), which is a platinum-based element. ₂ And IrO ₂ Is a capacitor that uses a pseudo capacitance by an oxidation-reduction reaction with electrodes as electrodes. As for the capacity, a capacitor having a capacity of twice or more the electric double layer capacitor per unit volume has already been put to practical use. The charging / discharging ability of the electrochemical capacitor in a large current region is comparable to that of an electric double layer capacitor.
Furthermore, in the above configuration, the second power storage unit 4 of the charger 1 and the fourth power storage unit 24 of the guide rod 20 are preferably storage batteries such as chargeable / dischargeable nickel-metal hydride batteries.
[0039]
Next, using only an electric double layer capacitor or an electrochemical capacitor as the first power storage unit 3 of the charger 1, the third power storage unit 23 and the fourth power storage unit 24 on the cordless device side are to be charged. Then, a large-capacity electric double layer capacitor or an electrochemical capacitor is required. In this case, in order to rapidly charge a large-capacity electric double layer capacitor or the like, the charging current becomes large, and the DC power supply 2 of the charger 1 becomes large, which may increase the cost.
Therefore, for the purpose of not increasing the size of the first power storage unit 3 and the DC power supply 2, it is effective to use, as the second power storage unit 4, a storage battery having a smaller charging current than an electric double layer capacitor or the like.
Therefore, the capacity of the first power storage unit 3, the capacity of the second power storage unit 4, and the capacity of the DC power supply 2 are equal to those of the third power storage unit 23 provided on the induction rod 20 which is a cordless device. An appropriate configuration may be obtained depending on the charging and discharging conditions of the power storage unit 24.
[0040]
Here, it is preferable that charging voltage V1 of first power storage unit 3 of charger 1 be higher than charging voltage V3 of third power storage unit 23 of induction rod 20 that is a cordless device. The greater the voltage difference, the faster the speed of electricity transfer. The capacity of the first power storage unit 3 of the charger 1 is preferably larger than the capacity of the third power storage unit 23 of the induction rod 20 which is a cordless device, but additional charging by the DC power supply 2 is possible. Therefore, there is no problem unless it is extremely small.
[0041]
As a comparison between the output voltage V0 of the DC power supply 2, the charging voltage V1 of the first power storage unit 3, and the charging voltage V2 of the second power storage unit 4, the voltage V0 of the DC power supply 2 is V1 and V2 or higher. preferable. Further, it is preferable that the output current of the DC power supply has a current value at which the electrochemical capacitors or the electric double-layer capacitors serving as the first and third power storage units can be rapidly charged.
[0042]
When the current electrochemical capacitor or electric double layer capacitor is applied to a portable device such as an induction rod, the charging current can be, for example, 1A to 10A. More preferably, it should be about 1.5A to 6A. In the case of a portable device, if the charging current to the electrochemical capacitor or the electric double layer capacitor is smaller than 1 A, the first power storage unit 3 built in the charger 1 and the third of the induction rod 20 which is a cordless device. Charging time to power storage unit 23 becomes longer. If the charging current is larger than 6 A, the DC power supply 2 becomes large and the cost increases.
[0043]
The cordless device system of the present invention is configured as described above, and is used as follows.
Here, the first power storage unit 3 of the charger 1 and the third power storage unit 23 of the induction rod 20 use an electrochemical capacitor, and the second power storage unit 4 of the charger 1 and the third power storage unit 23 of the induction rod 20 are used. The fourth power storage unit 24 uses a nickel-metal hydride battery as a chargeable / dischargeable storage battery.
First, the first power storage unit 3 and the second power storage unit 4 of the charger 1 are connected to the DC power supply 2 by the charge / discharge control circuit 5, respectively, and are charged in advance to the voltages V1 and V2.
[0044]
Next, the charging terminal 27 of the guide rod 20 is attached to the charging terminal 7 of the charger 1.
Here, the first power storage unit 3 and the second power storage unit 4 of the charger 1 are connected in series by the charge / discharge control circuit 5 to have a voltage of V1 + V2. Then, the charge / discharge control circuit 5 uses the first power storage unit 3 and the second power storage unit 4 connected in series to rapidly charge the third power storage unit 23 of the induction rod 20 to a voltage of V3.
[0045]
When the rapid charging of the third power storage unit 23 ends, the charge / discharge control circuit 5 charges the fourth power storage unit 24 to a voltage of V4.
Thus, the third and fourth power storage units of the induction rod 20 are fully charged, and the charging terminal 27 of the induction rod 20 is removed from the charging terminal 7 of the charger 1. In this state, the guide rod 20 of the cordless device can be used cordlessly.
[0046]
At this time, the LED drive circuit of the guide rod 20 first controls the lighting of the LED 27 using the electrochemical capacitor of the third power storage unit 23 as a power supply, and when the voltage of the electrochemical capacitor falls below the drive voltage of the LED, The drive control of the LED 27 is performed using the electric power stored in the nickel hydrogen battery as the fourth power storage unit.
[0047]
The cordless device system of the present invention operates in this manner. When the induction rod 20 is connected to the charger 1 and the charger is connected to the commercial power supply 9, each of the power storage units (3, 4, 4) of the charger 1 and the induction rod 20 is connected. 23, 24) are fully charged. In this state, the guide rod 20 can be used cordlessly. At this time, if the charger 1 is carried together with the guide rod 20, when the power of the third and fourth power storage units 23 and 24 of the guide rod 20 is lost, the charger 1 can be charged again.
As a result, the cordless device 20 of the cordless device system of the present invention includes the electric double layer capacitor or the electrochemical capacitor capable of quick charging and discharging and the storage battery, so that rapid charging and discharging can be performed and long-term use is possible. It becomes possible.
[0048]
The embodiment of the cordless device system described above will be described.
(Example 1)
The inside of the charger 1 was configured as follows. The DC power supply is 15V, 5A. The first power storage unit 3 is 9.2V-30F in which four 2.3V-120F electrochemical capacitors are connected in series. The volume of one electrochemical capacitor is 10.2 ml (milliliter: cm ^-3 ), 40.8 ml for 4 tubes.
The second power storage unit 4 is 12V-1600mAh in which ten 1.2V-1600mAh nickel-metal hydride batteries are connected in series. The volume of one nickel-metal hydride battery is 7.4 ml, and that of ten is 74 ml.
The inside of the guide rod 20 was configured as follows. The third power storage unit 23 is 9.2V-30F in which four 2.3V-120F electrochemical capacitors are connected in series. The volume of one electrochemical capacitor is 10.2 ml, and that of four is 40.8 ml.
The fourth power storage unit 24 is 8.4 V-1600 mAh in which seven 1.2 V-1600 mAh nickel-metal hydride batteries are connected in series. The volume of one nickel metal hydride battery is 7.4 ml, and that of seven is 51.8 ml.
[0049]
In the first embodiment, the third power storage unit 23 can be fully charged in 3 seconds, and the drivable time of the LED when only the third power storage unit is used is 3 hours. . The continuous driving time of the LED when the fully charged nickel hydride battery of the fourth power storage unit 24 was used was 110 hours.
Thereby, the volume of the electrochemical capacitor as the third power storage unit 23 on the guide rod 20 side is set to about 78% of the volume of the nickel-metal hydride battery as the fourth power storage unit 24, and a cordless device system capable of rapid charging and discharging is provided. It was realized.
[0050]
(Example 2)
In addition, the first power storage unit 3 in the charger 1 is a unit in which four 2.3 V-60F electric double layer capacitors are connected in series, and the two units are connected in parallel to form four series and two parallel units. Except for 2V-30F, a cordless device system having the same configuration as that of the first embodiment was manufactured.
In this case, the first power storage unit 3 in the charger 1 can be fully charged in 3 seconds, and the drivable time of the LED when only the third power storage unit is used is 3 seconds. It was time. The continuous driving time of the LED when the fully charged nickel hydride battery of the fourth power storage unit 24 was used was 110 hours.
[0051]
The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications are possible within the scope of the present invention, and it goes without saying that they are also included in the scope of the present invention. For example, the specific numerical values such as the voltage and the current described in the above-described embodiment indicate preferable ones thereof, and can be appropriately changed as needed. Although the guide rod has been described as a cordless device, the cordless device system of the present invention can be applied regardless of the type of cordless device, such as an electric shaver, an electric toothbrush, a small cleaner and an electric drill. The same operation and effect as the embodiment can be obtained.
[0052]
【The invention's effect】
As can be understood from the above description, according to the present invention, compared to the charging time of a conventional cordless device using only a secondary battery, rapid charging is possible, and it can be used for a long time, It has advantages such as downsizing and cost reduction.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an external perspective view illustrating a specific configuration example of a cordless device system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic explanatory view showing the inside of the charger shown in FIG.
FIG. 3 is a schematic configuration diagram showing the inside of the guide rod shown in FIG. 1;
FIG. 4 is a block diagram illustrating a configuration example of a cordless device system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a flowchart illustrating processing performed by a charge / discharge control circuit that controls charging of a first power storage unit and a second power storage unit of the cordless device system of the present invention.
FIG. 6 is a flowchart illustrating processing performed by a charge / discharge control circuit that controls charging of a third power storage unit and a fourth power storage unit of the cordless device system of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Charger
2 DC power supply
3 First power storage unit
4 Second power storage unit
5 Charge / discharge control circuit
6 housing
7 terminals
8 Charging terminal
9 Commercial power supply
20 guide rod
21 switch
22 Light emitting unit
23 Third power storage unit
24 Fourth power storage unit
25 Discharge control circuit
26 Retainer
27 LED
28 Charging terminal
30 Charge control circuit for first power storage unit
31 Charge control circuit for second power storage unit
32 Charge control circuit for fourth power storage unit
33, 34, 35, 36 switch

Claims

A cordless device system in which a cordless device that can be attached to and detached from a charger including a DC power supply is charged by attaching to the charger.
A first power storage unit and a second power storage unit that can be charged by the DC power supply and are disposed in the charger;
A third power storage unit and a fourth power storage unit included in the cordless device,
A charge / discharge control circuit that controls charging / discharging of the first to fourth power storage units and is provided in the charger;
A discharge control circuit that controls discharge of the third and fourth power storage units,
When the cordless device is mounted, at least the first power storage unit and the second power storage unit are charged to the third power storage unit, and the second power storage unit is charged to the fourth power storage unit. A cordless device system, characterized in that:

The cordless device system according to claim 1, wherein the first power storage unit and the third power storage unit are configured by an electric double layer capacitor or an electrochemical capacitor.

The cordless device system according to claim 1, wherein the second power storage unit and the fourth power storage unit include a storage battery.

The third power storage unit is chargeable by any one of the first power storage unit and the second power storage unit, or a combination thereof. A cordless device system according to item 1.

The cordless device system according to any one of claims 1 to 4, wherein the fourth power storage unit is chargeable by the second power storage unit.

The cordless device system according to claim 1, wherein a discharge control circuit that controls discharge of the third and fourth power storage units is included in the cordless device.