JP2021186004A - 電気掃除機 - Google Patents

Abstract

【課題】二次電池の充電量に基づく情報を視認可能に表示する電気掃除機を提供する。【解決手段】一実施形態の電気掃除機１は、二次電池５５と、電動送風機１４と、充電量推定部６２と、表示部１７とを備える。電動送風機１４は、二次電池５５からの電力供給により駆動する。充電量推定部６２は、二次電池５５の充電量を推定する。表示部１７は、推定された充電量に応じた充電情報を表示する。【選択図】図２

Description

本発明の実施形態は、電気掃除機に関する。

二次電池からの電力供給により駆動する電気掃除機がある。このような電気掃除機は、二次電池を電源として運転できるため、電源ケーブルとの接続なしに（即ち、コードレスで）使用する事ができる。一方、二次電池の容量は限られており、掃除中に二次電池の電圧が低下すると電気掃除機の運転は停止してしまう。この場合、二次電池を充電すれば掃除を再開できるが、二次電池の満充電には数時間程度の時間がかかる。

例えば、掃除のやり残しがある場合、可能な限り早期に掃除を再開したいという要求がある。そこで、使用者は、電気掃除機を充電装置に接続する。そして、ある程度の時間経過したのち、満充電を待たずに充電中の電気掃除機が使用可能な状態かどうかを確認する。この際、使用者は、電源スイッチを操作して電気掃除機が運転するかどうかで確認することになる。

しかしながら、二次電池の故障を防ぐための保護回路により、例えば、二次電池の電圧が十分でない場合、電気掃除機の運転が制限されることがある。この場合、使用者は、電気掃除機を充電しているのに電源スイッチを操作したときに運転できないことから故障を誤認することがある。

そこで、二次電池の充電中に二次電池の充電量が所定の閾値に達したことや、二次電池が満充電されたことを報知する電気掃除機が知られている。

特開２０１９-２９５号公報

しかしながら、二次電池の充電量が所定の閾値に達したことが報知されても、使用者は、その充電量で電気掃除機がどれくらいの時間運転できるかを知ることは困難である。また、あと少しで掃除が完了する場合、使用者は、二次電池が満充電される前に掃除を再開したいと考える。そこで、掃除再開の判断が容易にできる電気掃除機が望まれている。

本発明が解決しようとする課題は、二次電池の充電量に基づく情報を視認可能に表示する電気掃除機を提供することである。

一実施形態の電気掃除機は、二次電池と、電動機と、推定部と、表示部とを備える。電動機は、二次電池からの電力供給により駆動する。推定部は、二次電池の充電量を推定する。表示部は、推定された充電量に応じた充電情報を表示する。

図１は、実施形態に係る電気掃除機を示す斜視図。 図２は、実施形態に係る電気掃除機の機能構成の一例を示すブロック図。 図３は、実施形態に係る電気掃除機の動作の一例を示すフローチャート。 図４（ａ）は、二次電池の劣化特性の変化を示す特性曲線、図４（ｂ）は、図４（ａ）に示した特性曲線の傾きとＳＯＨとの関係を表すテーブル。 図５は、二次電池のＳＣＯ−電圧特性を示す特性曲線。 図６（ａ）は、実施形態に係る電気掃除機の運転モードが弱モードの場合の充電情報の表示例、図６（ｂ）は、実施形態に係る電気掃除機の運転モードが強モードの場合の充電情報の表示例。 図７は、実施形態に係る電気掃除機の充電情報を他の表示手段に表示する表示システムの一例を示すシステム構成図。

以下、図面を参照しながら、電気掃除機の実施形態について詳細に説明する。

図１は、実施形態に係る電気掃除機を示す斜視図である。

図１に示すように、本実施形態に係る電気掃除機１は、例えば、スティック型の電気掃除機である。また、電気掃除機１は、二次電池ユニット５０に蓄積された電力の供給により運転するコードレスタイプの電気掃除機である。なお、電気掃除機１は、図１の例には限定されない。電気掃除機１は、二次電池ユニット５０からの電力供給を受けて運転する構成であれば、例えば、車輪等を備えたロボット型の電気掃除機であってもよい。

電気掃除機１は、二次電池ユニット５０と本体ユニット６０とを有する。二次電池ユニット５０は、電気掃除機１の運転中に本体ユニット６０の各部に電力を供給する。また、二次電池ユニット５０は、充電装置を介して外部電源からの電力供給により充電される。二次電池ユニット５０は、本体ケース１１外に着脱自在、ひいては交換自在に装着されるものであっても良い。

本体ユニット６０は、把手１２を有する手持ち操作可能な掃除機本体１０と、掃除機本体１０に接続される伸縮可能な延長管２０と、延長管２０に接続される吸込口体３０と、を備えている。

掃除機本体１０は、把手１２を有する本体ケース１１と、本体ケース１１に収容されて吸込負圧を生じさせる電動送風機１４と、本体ケース１１に着脱自在に設けられる塵埃分離集塵部１３と、を備えている。また、本体ケース１１は、電動送風機１４と二次電池ユニット５０とを収容する。

掃除機本体１０は、二次電池ユニット５０に蓄えられた電力によって電動送風機１４を駆動させて、電動送風機１４の駆動によって発生する負圧を延長管２０に作用させている。電気掃除機１は、吸込口体３０および延長管２０を通じて床面から塵埃を含んだ空気（以下、「含塵空気」と呼ぶ。）を吸い込み、含塵空気から塵埃を分離し、分離後の塵埃を捕集し、蓄積するとともに分離後の空気を排気する。

本体ケース１１の正面部分には、本体接続口１１ａが設けられている。本体接続口１１ａは、延長管２０を着脱可能な継手である。本体接続口１１ａは、掃除機本体１０の流体的な入口であり、延長管２０と塵埃分離集塵部１３とを流体的に接続している。

把手１２は本体ケース１１に一体に設けられている。把手１２は、電気掃除機１で床面を掃除するために使用者が手で把持する部分である。把手１２は、塵埃分離集塵部１３の後端部の近傍から本体ケース１１の後端部へアーチ状に架かっている。また、把手１２は、延長管２０の延長線上に掛かって配置されている。

把手１２の近傍には、把手１２を握った使用者が、その手指を動かせる範囲に配置される入力部１６が設けられている。また、把手１２に表示部１７を設けてもよい。表示部１７を把手１２に設ける場合、把手１２を把持する使用者の手で表示面が覆われない位置に表示部１７を設置することが好ましい。なお、表示部１７は、電気掃除機１が充電装置に取り付けられた充電中の状態、または電気掃除機１を使用している状態において、使用者が容易に視認できる場所であればどこに設けられてもよい。

入力部１６は、電動送風機１４の運転開始操作を受け付ける運転開始スイッチと、電動送風機１４の運転停止操作を受け付ける運転停止スイッチと、を備えている。電気掃除機１の使用者は、入力部１６を操作して電動送風機１４の運転モードを択一的に選択できる。運転開始スイッチは、電動送風機１４の運転中に、運転モードの切替スイッチとしても機能している。この場合、運転開始スイッチから操作信号を受け取る度に電動送風機１４の運転モードは、強→中→弱→強→中→弱→………の順に切り換わる。なお、入力部１６は、運転開始スイッチに代えて、強運転スイッチ、中運転スイッチ、および弱運転スイッチを個別に備えていても良い。また、入力部１６は、表示部１７に表示される充電情報の表示指示や表示切り替え指示などの操作を受け付ける。

表示部１７は、たとえば液晶ディスプレイやＯＬＥＤ（Organic Light Emitting Diode）ディスプレイなどの一般的な表示出力装置により構成される。表示部１７には、例えば、運転モードや二次電池の充電情報などの各種情報が表示される。充電情報には、二次電池の充電量に基づいて算出された電気掃除機１の運転可能時間や二次電池が満充電されるまでの残り時間等の二次電池の充電量に関連する数値情報が含まれる。表示部１７の表示については後述の図６で詳細に説明する。

塵埃分離集塵部１３は、掃除機本体１０に流れ込む含塵空気から塵埃を分離し、捕集し、蓄積する一方で、塵埃が除去された清浄な空気を電動送風機１４へ送る。塵埃分離集塵部１３は、遠心分離方式であっても良いし、濾過分離方式であっても良い。

電動送風機１４は、塵埃分離集塵部１３から空気を吸い込んで負圧（吸込負圧）を発生させる。

延長管２０および吸込口体３０は、電動送風機１４から作用する負圧によって、床面上の塵埃を空気とともに吸い込んで掃除機本体１０へ案内する。

延長管２０は、本体ケース１１の本体接続口１１aおよび塵埃分離集塵部１３を介して電動送風機１４の吸込側に流体的に接続されている。延長管２０は、使用者が掃除機本体１０の把手１２を把持した状態で実質的に床面に届く長さを有する。

また、延長管２０は、複数の筒状体を重ね合わせたテレスコピック構造を有する。つまり延長管２０は、伸縮可能な細長略円筒状の管である。延長管２０の一方の端部には、掃除機本体１０の本体接続口１１aに着脱自在な継手構造が設けられている。延長管２０の他方の端部には、掃除機本体１０の吸込口体３０を着脱自在な継手構造が設けられている。

吸込口体３０は、木床やカーペットなどの床面上を走行自在または滑走自在であり、走行状態または滑走状態において床面に対向する底面に吸込口３５を有する。また、吸込口体３０は、吸込口３５に配置される回転自在な回転清掃体３３と、回転清掃体３３を駆動させるブラシモーター３４と、を備えている。吸込口体３０の一方の端部には、延長管２０の他方の端部に着脱自在な継手構造が設けられている。吸込口体３０は、延長管２０を介して電動送風機１４の吸込側に流体的に接続されている。吸込口体３０、延長管２０、および塵埃分離集塵部１３は、電動送風機１４から吸込口３５へ至る吸込風路である。

なお、吸込口体３０は、ブラシモーター３４に代えて回転清掃体３３を駆動させる風車を備えていても良い。この風車は、電気掃除機１に吸い込まれる空気の流動によって回転し、回転清掃体３３を駆動させる。

電気掃除機１は、運転開始スイッチで使用者の操作を検知すると電動送風機１４を始動させる。例えば、電気掃除機１は、電動送風機１４が停止している状態で運転開始スイッチに対する操作を受け付けると、先ず電動送風機１４を強運転モードで運転し、再び運転開始スイッチに対する操作を受け付けると電動送風機１４を中運転モードで運転し、三度、運転開始スイッチに対する操作を受け付けると電動送風機１４を弱運転モードで運転し、以下同様に繰り返す。強運転モード、中運転モードおよび弱運転モードは、予め設定される複数の運転モードであり、強運転モード、中運転モード、弱運転モードの順に電動送風機１４に対する入力値が小さい。始動した電動送風機１４は、塵埃分離集塵部１３から空気を排気してその内部を負圧にする。

塵埃分離集塵部１３内の負圧は、本体接続口１１ａ、延長管２０、および吸込口体３０を順次に通じて吸込口３５に作用する。電気掃除機１は、吸込口３５に作用した負圧によって、被掃除面上の塵埃を空気とともに吸い込んで被掃除面を掃除する。塵埃分離集塵部１３は、電気掃除機１に吸い込まれた含塵空気から塵埃を分離し、蓄積する一方で、含塵空気から分離した空気を電動送風機１４へ送る。電動送風機１４は、塵埃分離集塵部１３から吸い込んだ空気を掃除機本体１０外へ排気する。

図２は、実施形態に係る電気掃除機１の機能構成の一例を示すブロック図である。

図２に示すように、二次電池ユニット５０は、二次電池ユニット通信部５１と二次電池ユニット制御部５２と二次電池ユニット記憶部５３と検出部５４と二次電池５５とを有する。なお、二次電池ユニット通信部５１と二次電池ユニット制御部５２と二次電池ユニット記憶部５３とは、例えば、マイクロコンピューターのような１つの集積回路（ＩＣ：Integrated Circuit）により実現されてもよいし、互いに異なる部品で実現されてもよい。

二次電池ユニット通信部５１は、本体ユニット６０が有する本体ユニット通信部６１と通信を行う。二次電池ユニット通信部５１は、例えば、通信用の高周波回路を有する。なお、二次電池ユニット通信部５１と本体ユニット通信部６１との通信は、有線であってもよいし無線であってもよい。

二次電池ユニット制御部５２は、例えばプロセッサーを有し、二次電池ユニット５０を統括的に制御する。二次電池ユニット制御部５２は、二次電池５５の状態情報を取得する検出部５４を制御し、二次電池５５の状態情報を取得する機能を有する。例えば、二次電池ユニット制御部５２は、二次電池５５の充電や放電が開始されると、検出部５４を制御して二次電池５５の状態情報を収集する。

ここで、二次電池５５の状態情報とは、二次電池５５の放電中または充電中において検出部５４で検出される情報のことである。状態情報には、例えば、放電中の二次電池５５から流れる電流値（放電電流）、放電時間、二次電池５５の端子間電圧、充電中の二次電池５５に流れる電流値（充電電流）、充電時間、二次電池５５の端子間電圧、二次電池５５の周辺や二次電池５５の表面の温度などの情報が含まれる。

また、二次電池ユニット制御部５２は、検出部５４で検出された二次電池５５の状態情報を二次電池ユニット記憶部５３に記憶する機能を有する。さらに、二次電池ユニット制御部５２は、二次電池ユニット通信部５１を介して、検出部５４で検出された状態情報を本体ユニット６０に送信する機能を有する。なお、二次電池ユニット制御部５２が有する機能は、例えば、二次電池ユニット制御部５２のプロセッサーが二次電池ユニット記憶部５３に保存されたプログラムを実行することによって実現される。

なお、二次電池ユニット制御部５２は、検出部５４で検出された二次電池５５の状態情報を所定の間隔で本体ユニット６０に送信するよう二次電池ユニット通信部５１を制御してもよいし、本体ユニット６０からの要求に応じて送信してもよい。また、検出部５４で検出された二次電池５５の状態情報は、検出部５４で検出されるたびに本体ユニット６０に送信されてもよい。

二次電池ユニット記憶部５３は、例えば、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）などの不揮発性のメモリーである。二次電池ユニット記憶部５３は、検出部５４で検出された二次電池５５の状態情報を記憶する。なお、二次電池ユニット記憶部５３は、二次電池ユニット制御部５２の有する各種機能のプログラムを記憶してもよい。

検出部５４は、二次電池５５の状態情報を取得する。二次電池５５の状態情報は、二次電池５５の充電量を推定するために必要な情報を含む。検出部５４は、例えば、二次電池５５の放電電流や充電電流を測定する電流計を含む。また、検出部５４は、二次電池５５の端子間電圧を測定する電圧計を含む。さらに、検出部５４は、二次電池５５の表面や周辺の温度を測定する温度計を含む。また、検出部５４は、二次電池５５が充放電を開始した時間を測定するタイマーを含んでもよい。検出部５４で検出された二次電池５５の状態情報は、二次電池ユニット通信部５１を介して本体ユニット６０に送信され、二次電池５５の充電量の推定に利用される。

二次電池５５は、充電式電池であり、充電により繰り返し使用することが出来る電池（化学電池）である。また、二次電池５５は、例えば、複数の電池が直列または並列に接続された電池パックである。

本体ユニット６０は、本体ユニット通信部６１と充電量推定部６２と算出部６３と本体ユニット記憶部６４と表示制御部６５と運転制御部６６とを有する。なお、本体ユニット通信部６１と充電量推定部６２と算出部６３と本体ユニット記憶部６４と運転制御部６６とは、例えば、マイクロコンピューターのような１つの集積回路（ＩＣ：Integrated Circuit）により実現されてもよいし、互いに異なる部品で実現されてもよい。

本体ユニット通信部６１は、例えば、通信用の高周波回路を有する。本体ユニット通信部６１は、二次電池ユニット通信部５１と通信を行う。本体ユニット通信部６１は、二次電池ユニット通信部５１から送信された二次電池５５の状態情報を受信する。受信した二次電池５５の状態情報は、本体ユニット記憶部６４、充電量推定部６２に送信される。

充電量推定部６２は、プロセッサーなどの処理回路を有する。充電量推定部６２は、二次電池５５の充電量を推定する。充電量推定部６２は、二次電池ユニット５０から取得した二次電池５５の状態情報に基づいて二次電池５５の充電量を推定する。二次電池５５の充電量の推定方法については、後述の図４で詳細に説明する。なお、充電量推定部６２が有する機能は、例えば、充電量推定部６２のプロセッサーが本体ユニット記憶部６４に保存されたプログラムを実行することによって実現される。

算出部６３は、プロセッサーなどの処理回路を有する。算出部６３は、充電量推定部６２で推定された二次電池５５の充電量に基づいて、例えば、電気掃除機１の運転可能時間や二次電池５５の充電量が所定の閾値に到達するまでの残り時間など、二次電池５５の充電量から予測可能な電気掃除機１の運転に関する各種数値を算出する。なお、算出部６３が有する機能は、例えば、算出部６３のプロセッサーが本体ユニット記憶部６４に保存されたプログラムを実行することによって実現される。

本体ユニット記憶部６４は、例えば、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）などの不揮発性のメモリーである。本体ユニット記憶部６４は、本体ユニット通信部６１が受信した二次電池５５の状態情報を記憶する。また、充電量推定部６２や算出部６３における計算に必要な各種データーを記憶する。さらに、充電量推定部６２で推定された充電量や、算出部６３で算出された電気掃除機１の運転可能時間、二次電池５５の充電量が所定の閾値に到達するまでの残り時間を記憶してもよい。なお、本体ユニット記憶部６４は、充電量推定部６２と算出部６３と表示制御部６５と運転制御部６６との有する各種機能のプログラムをそれぞれ記憶してもよい。

表示制御部６５は、プロセッサーなどの処理回路を有する。表示制御部６５は、推定された充電量に応じた充電情報を表示手段に表示させる。表示制御部６５は、例えば、入力部１６からの充電情報の表示指示に応じて表示部１７に充電情報を表示する。また、入力部１６からの充電情報の表示切替指示に応じて表示部１７に表示された充電情報の表示を変更する。

なお、表示制御部６５が有する機能は、例えば、表示制御部６５のプロセッサーが本体ユニット記憶部６４に保存されたプログラムを実行することによって実現される。充電情報には、二次電池５５の充電量に基づいて算出部６３で算出された数値が含まれる。表示制御部６５が表示部１７に表示させる充電情報については、後述の図６で詳細に説明する。

運転制御部６６は、例えば、プロセッサーなどの処理回路を有する。運転制御部６６は、例えば、入力部１６からの操作に応じて電動送風機制御機能やブラシモーター制御機能などの電気掃除機１の動作に関する各種機能を統括的に制御する。運転制御部６６が有する各種機能は、運転制御部６６のプロセッサーが本体ユニット記憶部６４に保存されたプログラムを実行することによって実現される。

電動送風機制御機能は、電動送風機１４の駆動を制御する機能である。ブラシモーター制御機能は、ブラシモーター３４の駆動を制御する機能である。例えば、電動送風機制御機能は、電動送風機１４を制御するための運転モードに関する入力値に基づき電動送風機１４の駆動を制御する。

図３は、実施形態に係る電気掃除機１の動作の一例を示すフローチャートである。

Ｓに数字を付した符号はフローチャートの各ステップを示す。図３のフローチャートでは、電気掃除機１に内蔵された二次電池５５が外部電源からの電力供給により充電されている場合を例として説明する。

ステップＳ１０１において、電気掃除機１が充電装置に取り付けられると、外部電源からの電力が二次電池５５に供給され、二次電池５５の充電が開始される。

ステップＳ１０２において、充電量推定部６２は、検出部５４で取得された二次電池５５の状態情報に基づいて二次電池５５の充電量を推定する。

ここで、充電量推定部６２における二次電池５５の充電量の推定方法について説明する。以下では、二次電池５５の劣化状態を示す指標であるＳＯＨ（States Of Health）を利用した第１の推定方法と、二次電池５５の残容量を示す指標であるＳＯＣ（State Of Charge）を利用した第２の推定方法とを例としてそれぞれ説明する。

第１の推定方法は、二次電池５５の劣化状態を示す指標であるＳＯＨを利用する方法である。第１の推定方法は、あらかじめ記憶されていたＳＯＨ特性に基づいて二次電池５５の現在のＳＯＨを算出し、算出されたＳＯＨから二次電池５５の充電量を算出する。

以下、図４（ａ）及び図４（ｂ）を用いて、ＳＯＨ特性から二次電池５５のＳＯＨを算出する方法を説明する。

図４（ａ）は、二次電池の劣化特性の変化を示す特性曲線である。縦軸は電圧（Ｖ）、横軸は容量（ｍＡｈ）である。特性曲線Ｇ１は初期状態の二次電池、特性曲線Ｇ２は劣化が進んだ二次電池をそれぞれ示している。

劣化が進んだ二次電池の充電では、初期状態の二次電池を充電する場合と比較して、ある電圧から所定の電圧に達するまでの時間が短くなる。したがって、図４（ａ）に示すように、電圧Ｖ１から電圧Ｖ２の間の特性曲線の傾きをそれぞれ比較すると、特性曲線Ｇ２の傾きは特性曲線Ｇ１の傾きよりも大きくなる。容量は、充電電流と時間との積であるため、例えば、充電電流が同じ場合、傾きの大きい特性曲線Ｇ２のほうが所定の電圧Ｖ２に達するまでの時間が早く、劣化が進んでいることわかる。

このように、二次電池の劣化特性は、電圧と容量との関係を示す特性曲線の傾きにより特徴づけられる。そこで、図４（ｂ）に示すように、特性曲線の傾きとＳＯＨとの関係を示すテーブルを本体ユニット記憶部６４にあらかじめ記憶しておくことで、現在の二次電池５５のＳＯＨを推定することができる。

図４（ｂ）は、図４（ａ）に示した特性曲線の傾きとＳＯＨとの関係を表すテーブルである。テーブルの第１列目はＳＯＨ（％）、第２列目は特性曲線の傾きを示している。図４（ｂ）は、ＳＯＨの値に対応する二次電池の電圧と容量との関係を示す特性曲線の傾きとの関係を示すものである。例えば、テーブルの第２行目は、ＳＯＨが１００％の場合、特性曲線の傾きがαであることを示している。同様に、テーブルの第３行目は、ＳＯＨが９０％の場合、特性曲線の傾きがβであることを示している。このように、二次電池の電圧と容量との関係を示す曲線の傾きとＳＯＨとの関係をあらかじめ記憶しておくことで、二次電池５５の状態情報から二次電池５５の現在のＳＯＨを推定できる。すなわち、充電量推定部６２は、二次電池の状態情報から得られる現在の二次電池５５の電圧と容量との関係を示す特性曲線から傾きを算出し、図４（ｂ）に示すテーブルを参照して現在のＳＯＨを推定する。

このように、推定されたＳＯＨに基づいて初期容量を補正することで、現在の二次電池５５の充電量を求めることができる。これにより、充電量推定部６２は、二次電池５５の劣化状態を考慮したより正確な充電量を推定できる。なお、二次電池５５の充電量は、下記の式（１）に基づいて推定できる。
充電量=
（初期容量×ＳＯＨ）-（放電電流×放電時間）…（１）

放電電流と放電時間との積は、二次電池５５から使用された容量を示す。式（１）に充電量推定部６２で推定されたＳＯＨと、検出部５４で検出された二次電池５５の放電電流と放電時間とをあてはめることで、二次電池５５の現在の充電量が算出される。なお、二次電池５５が充電中の場合は、二次電池５５の充電量は、下記の式（２）に基づいて推定される。
充電量=
{（初期容量×ＳＯＨ）-（放電電流×放電時間）}＋（充電電流×充電時間）…（２）

なお、式（２）で得られる充電量は、式（１）で算出される充電量に、充電中に検出部５４で検出された二次電池５５の充電電流と充電時間との積を加算したものである。充電量推定部６２は、二次電池５５の非充電中に算出された充電量を本体ユニット記憶部６４に記憶しておき、二次電池５５の充電中の充電量の算出に利用してもよい。

二次電池５５の初期容量は、あらかじめ測定され二次電池ユニット記憶部５３や本体ユニット記憶部６４に記憶される。二次電池５５の初期容量は、例えば、二次電池５５の定格容量であってもよいし、未使用状態の二次電池５５における第１回目の使用状況に基づいて測定されてもよい。例えば、未使用状態の二次電池５５が初めて満充電されるまでの充電電流と充電時間とから二次電池５５の初期容量を算出してもよい。この場合、未使用状態の二次電池５５の容量が空であることが好ましい。また、未使用状態の二次電池５５を満充電し、満充電された二次電池５５からの電力がすべて使用されるまで（容量が空になるまで）の放電電流と放電時間とから二次電池５５の初期容量を求めてもよい。満充電の状態から二次電池５５の電力がすべて使用されるときの容量を測定したほうがより正確な初期容量を算出できる。

なお、上述では、あらかじめ記憶されたＳＯＨ特性に基づいて二次電池５５の現在のＳＯＨを推定する方法を説明したが、現在のＳＯＨの推定方法は図４で説明した方法には限定されない。ＳＯＨは、初期容量に対する現在の二次電池５５の容量の割合であることから、検出部５４で検出された二次電池５５の状態情報から充電又は放電のたびに二次電池５５の容量を算出し、現在の二次電池５５のＳＯＨを算出してもよい。

第２の推定方法は、二次電池５５の残容量を示す指標であるＳＯＣを利用するものである。第２の推定方法では、充電中の二次電池５５の端子間電圧に基づいてＳＯＣを推定する。

図５は、二次電池５５のＳＯＣ−電圧特性を示す特性曲線である。縦軸は電圧（Ｖ）、横軸はＳＯＣ（％）を示している。図５に示すように、例えば、充電中の二次電池５５の電圧がＶ３の場合、ＳＯＣは３０％である。このような電圧とＳＯＣとの関係を示す特性曲線Ｇ３をあらかじめ本体ユニット記憶部６４などの記憶装置に記憶しておくことで、充電中の二次電池５５の端子間電圧からＳＯＣを求めることができる。

また、ＳＯＣは、初期容量に対する二次電池５５の容量の割合であることから、充電量推定部６２は、第１の推定方法の式（１）で求められる二次電池５５の充電量と、初期容量とからＳＯＣを求めてもよい。このように、充電量推定部６２は、二次電池５５の充電量の推測において、上述のいずれかの方法を利用してもよいし、組み合わせて利用してもよい。

さらに、充電量推定部６２は、検出部５４で取得される状態情報の一つである二次電池５５の温度を用いて、ＳＯＨを補正してもよい。例えば、本体ユニット記憶部６４には、二次電池５５の温度に応じて図４（ｂ）に示すＳＯＨと傾きとの関係を示す複数のテーブルがあらかじめ記憶されている。充電量推定部６２は、検出部５４で検出された二次電池５５の温度に対応するテーブルを本体ユニット記憶部６４から読み出し、二次電池５５の温度条件に適したテーブルからＳＯＨを推定してもよい。

二次電池５５の温度が高い場合、二次電池５５の内部抵抗が低いため温度が低い場合よりも高い容量が充電される。したがって、二次電池５５の温度に基づいてＳＯＨ補正することで、充電量推定部６２は、より正確なＳＯＨを推定できる。また、ＳＯＨの推定精度を向上させることで、より正確な二次電池５５の充電量を算出できる。

また、充電量推定部６２は、推定精度を高めるため、推定されたＳＯＨやＳＯＣをそれぞれ平均してもよい。例えば、充電量推定部６２は、過去に推定された５回分のＳＯＣ値を平均して充電量の推定に利用してもよい。

また、現在のＳＯＨの推定は、二次電池５５が充電されるごとであってもよいし、所定の回数充電されるごとであってもよい。さらに、充電量推定部６２は、二次電池５５の劣化度に応じてＳＯＨの推定間隔を変更してもよい。例えば、二次電池５５のＳＯＨが第１の範囲の場合、１０回に１回とし、第２の範囲の場合、５回に１回とするように、充電量推定部６２は、ＳＯＨの数値範囲に応じて推定間隔を変更してもよい。

以上が二次電池５５の現在の充電量の推定方法の説明である。図３のフローチャートに戻って説明を続ける。

ステップＳ１０３において、表示制御部６５は、入力部１６から充電情報の表示指示を受け付ける。充電情報の表示指示は、例えば、入力部１６に設けられた電源ボタンが押下されることで入力されてもよいし、入力部１６のいずれかの操作ボタンが押下されることで入力されてもよい。表示制御部６５は、充電情報の表示指示を受け付けると充電情報の表示に必要な二次電池５５の充電量に基づく数値を算出するよう算出部６３に指示する。

ステップＳ１０４において、算出部６３は、充電量推定部６２で推定された二次電池５５の現在の充電量に基づいて、二次電池５５の充電量に基づく数値を算出する。二次電池５５の充電量に基づく数値には、例えば、電気掃除機１の運転可能時間や二次電池５５の充電量が所定の閾値に到達するまでの残り時間など、充電量から予測可能な電気掃除機１の運転に関する数値が含まれる。さらに、算出部６３で算出された数値に基づいて、表示制御部６５は充電情報を生成する。

ステップＳ１０５において、表示制御部６５は、生成した充電情報を表示部１７に表示する。

以上が図３のフローチャートの説明である。図３の例では、充電情報の表示指示（ステップＳ１０３）は、二次電池５５の充電量が推定された後に入力される例を示したが、充電情報の表示指示（ステップＳ１０３）は、二次電池５５の充電量が推定される前でもよい。すなわち、充電量推定部６２は、充電情報の表示指示が入力された後に充電量を推定してもよいし、充電情報の表示指示の有無にかかわらず所定の時間間隔で充電量を推定してもよい。また、入力部１６から充電情報の表示指示の入力がなくても、例えば、電気掃除機１が充電装置に取り付けられたことが検出されると表示制御部６５に充電情報の表示指示が入力されるよう電気掃除機１の各部を構成してもよい。

以下、図６（ａ）及び図６（ｂ）を参照して表示部１７に表示される充電情報の一例を説明する。図６（ａ）及び図６（ｂ）では、電気掃除機１の運転モードに応じた充電情報の表示を例として説明する。

図６（ａ）は、実施形態に係る電気掃除機１の運転モードが弱モードの場合の充電情報の表示例である。図６（ａ）に示すように、充電情報表示１７ａには、充電状態表示１７１、運転可能時間表示１７２ａ、単位表示１７３、弱モード表示１７４ａが表示されている。

充電状態表示１７１は、充電中か否かを示す表示である。図６（ａ）では、電池の絵を表示することで、充電中であることを示している。例えば、表示制御部６５は、電気掃除機１が充電装置に取り付けられると充電状態表示１７１が表示され、電気掃除機１が充電装置から取り外されると充電状態表示１７１が非表示となるよう充電情報の表示を制御してもよい。また、電気掃除機１が充電装置に取り付けられた状態で充電状態表示１７１が非表示の場合、充電が完了したことを示してもよい。さらに、充電状態表示１７１は、充電量推定部６２で推定された二次電池５５の現在の充電量を表示してもよい。例えば、充電状態表示１７１内部にインジケータを表示し、充電量に応じてインジケータを順に点灯させ、点灯させたインジケータの数に応じて充電量を報知できてもよい。また、充電状態表示１７１として充電量を示す数字を表示してもよい。

運転可能時間表示１７２ａは、現在の二次電池５５の充電量に基づいて算出部６３で算出された電気掃除機１の運転可能時間を示す表示である。図６（ａ）の運転可能時間表示１７２ａには、「２０」という数値が表示され、単位表示１７３は「分」である。これらの表示から、二次電池５５の現在の充電量での電気掃除機１の運転可能時間は、２０分であることがわかる。

さらに、図６（ａ）の充電情報表示１７ａには、弱モード表示１７４ａが表示されている。運転可能時間表示１７２ａに表示された「２０」は、弱モードで電気掃除機１を運転させた場合の電気掃除機１で掃除可能な時間の目安を示している。

図６（ｂ）は、実施形態に係る電気掃除機１の運転モードが強モードの場合の充電情報の表示例である。図６（ｂ）の充電情報表示１７ｂは、図６（ａ）の充電情報表示１７ａとは異なり、強モード表示１７４ｂが表示されている。また、運転可能時間表示１７２ｂは「１０」であり、弱モードの場合の半分の数値が表示されている。例えば、強モードでは弱モードの２倍の電力が使用される場合、強モードでの運転可能時間は、弱モードでの運転可能時間の半分になる。このように、算出部６３は、運転モードに応じて使用される電力量に基づいて運転可能時間を算出してもよい。

例えば、表示部１７にある運転モードの充電情報が表示されているときに、入力部１６に設けられた運転モードの切り替えボタンが押下されると、選択された運転モードに応じた運転可能時間が表示部１７に表示される。すなわち、図６（ａ）の弱モードでの運転可能時間を含む充電情報が表示された状態で、強モードへの切り替えボタンが操作されると図６（ｂ）の強モードでの運転可能時間を含む充電情報に表示が切り替わってもよい。

なお、図６（ａ）図６（ｂ）では、弱モード及び強モードでの充電情報の表示例をそれぞれ示したが、この例には限定されない。例えば、電気掃除機１の有する複数の運転モード（弱モード、中モード、強モード）の夫々について運転可能時間が算出され、充電情報が表示されてもよい。

このように、充電情報として運転可能時間が表示されることで、使用者は、二次電池５５の現在の充電量で掃除可能な時間を知ることができる。したがって、単に二次電池５５の充電量を通知する場合と比べて、使用者は掃除できる時間を正確に知ることができる。また、現在の充電量で運転可能な時間が掃除開始前に分かるため、使用者は掃除の計画を立てやすい。

なお、図６の例では、充電中に表示される充電情報の例を示したが、充電情報は充電中に表示される場合には限定されない。即ち、電気掃除機１の充電情報は、運転中に表示されてもよい。例えば、運転中に二次電池５５の現在の充電量に基づく運転可能時間が表示されることで、使用者は残りの運転可能時間を確認しつつ掃除をすることができる。これにより、使用者は、運転可能時間が０分になる前に掃除を完了できるよう掃除のやり方を工夫できる。

なお、図６では、運転可能時間を表示する場合を例として説明したが、充電情報に表示される数値情報は、運転可能時間には限定されない。例えば、充電情報には、満充電に対する二次電池５５の現在の充電量を示す割合が数値で表示されてもよいし、満充電までの残り時間が表示されてもよい。充電情報として満充電までの残り時間が表示されれば、使用者は、電気掃除機１を満充電で使用できるまでの時間を正確に知ることができ、家事の計画を立てやすくなる。

また、電気掃除機１が所定時間運転できる充電量になるまで二次電池５５が充電されるまでの残り時間が表示されてもよい。例えば、所定時間として５分が設定されていた場合、電気掃除機１が５分間運転できる充電量に達するまでの残り時間を表示してもよい。例えば、あと５分程度の運転で掃除が完了する場合、その旨が通知されれば、短時間の充電で（満充電を待つことなく）残った掃除を完了させることができる。また、残った部分の掃除中に再び電気掃除機１の運転が停止することを防止できる。

このように、充電情報には充電量から予測可能な電気掃除機１の運転にかかわる各種数値情報が表示される。表示制御部６５は、入力部１６の操作に応じて複数の異なる充電情報の表示が順次切り替わるよう制御してもよい。また、充電情報には複数の数値情報が組み合わせて表示されてもよい。

また、図１乃至図６では電気掃除機１が有する表示部１７に充電情報が表示される例を説明したが、充電情報が表示される表示手段は、表示部１７には限定されない。例えば、スマートフォンやタブレットなどの通信機器や据置型の家電製品が有する表示手段に充電情報が表示されてもよい。

図７は、実施形態に係る電気掃除機１Ａの充電情報を他の表示手段に表示する表示システム２の一例を示すシステム構成図である。図７に示すように、電気掃除機１Ａは、表示システム２に通信可能に接続されている。

表示システム２は、電気通信網３に通信可能に接続されるサーバーＳを含んでいる。表示システム２は、遠隔表示端末５と電気掃除機１Ａとの間で双方向に情報を通信する通信回線を確立する。また、表示システム２は、構内表示端末６と電気掃除機１Ａとの間で双方向に情報を通信する通信回線を確立する。さらに、表示システム２は、構内設置型表示端末４と電気掃除機１Ａとの間で双方向に情報を通信する通信回線を確立する。

なお、遠隔表示端末５および構内表示端末６は、例えば、スマートフォンやタブレットなどの表示手段を有する可搬型の情報端末である。また、構内設置型表示端末４は、例えば、冷蔵庫、テレビ、電子レンジなどの表示手段を有する家電製品である。以下、遠隔表示端末５、構内表示端末６および構内設置型表示端末４を表示端末７と総称する。

電気通信網３は、外部ネットワーク８と、構内通信網９と、構内通信網９と外部ネットワーク８との間で情報を中継する中継通信機器Ｒと、を含んでいる。構内通信網９は、中継通信機器Ｒを含む無線または有線の電気通信網である。電気掃除機１Ａ、構内表示端末６、及び構内設置型表示端末４は、構内通信網９に通信可能に接続されている。構内通信網９は、所謂イントラネットである。構内通信網９は、使用者に極めて簡便な通信環境を提供する。

外部ネットワーク８は、インターネットＮを含んでいる。中継通信機器Ｒ、サーバーＳ、および遠隔表示端末５は、公衆電話網や携帯電話網などを介してインターネットＮに接続されている。表示システム２は、インターネットＮを介在させることによって、電気掃除機１Ａと遠隔表示端末５との間で、極めて簡便な通信環境を使用者に提供する。

サーバーＳは、電気掃除機１Ａと遠隔表示端末５との間で情報を仲介している。サーバーＳは、インターネットＮを介して多数の電気掃除機１Ａと通信している。サーバーＳは、それぞれの電気掃除機１Ａに識別子を付与している。電気掃除機１Ａの使用者は、サーバーＳが提供する識別子によって、遠隔表示端末５と自宅の電気掃除機１Ａとの間に、または遠隔表示端末５と使用者が所有する電気掃除機１Ａとの間に双方向通信を確立する。

遠隔表示端末５は、公衆無線回線や携帯電話回線を介してインターネットＮに接続されている。遠隔表示端末５は、サーバーＳと双方向通信する。

図７に示す表示システム２では、構内通信網９や外部ネットワーク８を介して、電気掃除機１Ａの二次電池５５の充電情報が表示端末７に表示される。例えば、使用者は、外出先において遠隔表示端末５に表示される電気掃除機１Ａの二次電池５５の充電情報を確認することができる。また、使用者は、自宅において、使用者の近くにある構内設置型表示端末４で電気掃除機１Ａの二次電池５５の充電情報を確認できる。

さらに、使用者が所望する電気掃除機１Ａの運転時間を予め設定しておくことで、設定された運転可能時間まで電気掃除機１Ａの二次電池５５が充電されたことを示す通知が表示端末７に表示されてもよい。例えば、電気掃除機１を５分間運転できるまで充電したい場合、電気掃除機１Ａが５分間運転できるまで二次電池５５が充電されるとその旨が表示端末７に通知されるように表示システム２の各部を構成してもよい。なお、使用者が所望する電気掃除機１Ａの運転時間は、例えば、表示端末７を介して電気掃除機１Ａに設定されてもよいし、電気掃除機１Ａの入力部１６を介して設定されてもよい。

このように、電気掃除機１Ａの二次電池５５の充電情報が電気掃除機１Ａの表示部１７以外の外部の表示手段に表示されることで、使用者は、電気掃除機１Ａの表示部１７を目視できない場所でも電気掃除機１Ａの二次電池５５の充電情報を知ることができる。

本実施形態に係る電気掃除機１は、充電量推定部６２を備え、充電量推定部６２により二次電池５５の充電量が推定される。この二次電池５５の充電量に基づく充電情報が表示部１７に表示されることによって、使用者は、二次電池５５の充電情報を容易に知ることができる。

さらに、本実施形態に係る電気掃除機１は、二次電池５５の充電量に基づいて電気掃除機が所定時間運転できる充電量になるまでの残り時間を算出できる算出部を備える。これにより、満充電を待つことなく電気掃除機１を所望の時間稼働させることができる。

さらに、本実施形態に係る電気掃除機１は、二次電池５５の充電量に基づいて運転可能時間を算出する算出部６３を備え、運転可能時間を含む充電情報が表示部１７に表示される。これにより、使用者は、電気掃除機１の運転可能時間を確認でき、掃除再開の判断を容易に行える。

さらに、本実施形態に係る電気掃除機１の算出部６３は、電気掃除機１が有する複数の運転モードに応じた運転可能時間をそれぞれ算出できる。これにより、使用者は、運転モードごとの掃除可能時間を知ることができる。

さらに、本実施形態に係る電気掃除機１の算出部６３は、二次電池５５の充電量に基づいて二次電池が満充電になるまでの残り時間を算出する。これにより、使用者は、あとどれくらいの時間で電気掃除機１が満充電されるかを知ることができる。

さらに、本実施形態に係る電気掃除機１の充電量推定部６２は、検出部５４で検出される二次電池５５の電流、電圧などの二次電池５５の状態情報に基づいて二次電池の充電量を推定する。これにより、二次電池５５について特別な測定をすることなく二次電池５５の充電量を推定できる。

さらに、本実施形態に係る電気掃除機１は、充電情報の表示指示を受け付ける入力部１６と、充電情報の表示指示に応じて表示部１７に充電情報を表示させる表示制御部６５とを備える。これにより、使用者が充電情報を確認したいときに充電情報を表示部１７に表示できる。また、使用者の入力部１６の操作に応じて、表示部１７に表示させる充電情報を変更できる。

さらに、本実施形態に係る電気掃除機１Ａは、外部の表示手段に充電情報を送信し、電気掃除機１Ａが有する表示部１７以外の表示手段に充電情報を表示できる。これにより、使用者は、電気掃除機１Ａの充電情報を遠隔で確認できる。

以上述べた少なくともひとつの実施形態の電気掃除機によれば、二次電池の充電量に基づく情報を視認可能に表示することが可能となる。

上記実施形態における充電量推定部６２は、特許請求の範囲における推定部の一例である。また、実施形態における電動送風機１４及びブラシモーター３４は、電動機の一例である

なお、上記説明において用いた「プロセッサー」という文言は、例えば、専用又は汎用のＣＰＵ（Central Processing Unit）、あるいは、特定用途向け集積回路（Application Specific Integrated Circuit：ＡＳＩＣ）、プログラマブル論理デバイス（たとえば、単純プログラマブル論理デバイス（Simple Programmable Logic Device：ＳＰＬＤ）、複合プログラマブル論理デバイス（Complex Programmable Logic Device：ＣＰＬＤ）、およびフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）などの回路を意味する。

また、処理回路は、単一の回路によって構成されてもよいし、複数の独立した回路を組み合わせによって構成されてもよい。後者の場合、複数の回路の回路ごとに個別にメモリーが設けられてもよいし、複数の回路の機能に対応するプログラムを単一のメモリーが記憶するものであってもよい。

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同様に、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ものである。

１、１Ａ…電気掃除機、２…表示システム、１０…掃除機本体、５０…二次電池ユニット、６０…本体ユニット、１１…本体ケース、１２…把手、１４…電動送風機、１６…入力部、１７…表示部、３４…ブラシモーター、５１…二次電池ユニット通信部、５２…二次電池ユニット制御部、５３…二次電池ユニット記憶部、５４…検出部、５５…二次電池、６１…本体ユニット通信部、６２…充電量推定部、６３…算出部、６４…本体ユニット記憶部、６５…表示制御部、６６…運転制御部

Claims (8)

1. 二次電池と、
   前記二次電池からの電力供給により駆動する電動機と、
   前記二次電池の充電量を推定する推定部と、
   前記二次電池の充電中に推定された前記充電量に応じた充電情報を表示する表示部と、
   を備える電気掃除機。
2. 前記充電量に基づいて前記充電情報に含まれる運転可能時間を算出する算出部と、
   を備える、請求項１に記載の電気掃除機。
3. 前記算出部は、前記充電量に基づいて前記電気掃除機が有する複数の運転モードに応じた運転可能時間をそれぞれ算出する、
   請求項２に記載の電気掃除機。
4. 前記充電量に基づいて前記充電情報に含まれる、前記二次電池が満充電になるまでの残り時間を算出する算出部と、
   を備える、請求項１から３のいずれか１項に記載の電気掃除機。
5. 前記充電量に基づいて前記充電情報に含まれる、前記電気掃除機が所定時間運転できる充電量になるまでの残り時間を算出する算出部と、
   を備える、請求項１または２に記載の電気掃除機。
6. 前記推定部は、前記二次電池の状態情報に基づいて前記充電量を推定する、
   請求項１から５のいずれか１項に記載の電気掃除機。
7. 前記充電情報の表示指示を受け付ける入力部と、
   前記充電情報の表示指示を前記入力部から受信し、前記充電情報の表示指示に応じて前記表示部への前記充電情報の表示を制御する表示制御部と、
   を備える、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の電気掃除機。
8. 前記表示制御部は、前記充電情報を外部の表示手段に送信する、
   請求項７に記載の電気掃除機。

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