JP5796216B2 - 電源装置 - Google Patents

Description

本発明は、モータやランプ等の負荷に電力を供給する二次電池を備えた電源装置に関する。

モータやランプ等の負荷に電力を供給する二次電池を備えた電源装置では、二次電池の発熱や破裂を防ぐために、二次電池の過充電を防ぐ必要がある。そこで、従来、この種の電源装置では、二次電池の残容量を検出する機能（残容量検出機能）をマイコンに持たせて、マイコンが、残容量が１００％（満充電）になったことを検出したときに、二次電池への充電を終了させるものが多かった。けれども、上記の残容量検出機能を用いた満充電の検出方法では、マイコンを常時起動させて、少なくとも、二次電池に充電された充電電流量と、二次電池から負荷に対して放電された放電電流量とを管理する必要があるので、マイコンによる電力消費が問題になる。なお、この種の残容量検出機能を有する電源装置は、特許文献１及び２に開示されている。

一方、二次電池としてのニッケル水素電池（Ｎｉ−ＭＨ：Ｎｉｃｋｅｌ ｍｅｔａｌ ｈｙｄｒｉｄｅ）には、充電時に、満充電状態になる時点は、電池電圧の値がピーク値を越えて、ピーク値を少し下回った時点であるという特性がある。より具体的には、ニッケル水素電池は、その残容量が一定の閾値未満の状態から充電させていった場合に、その電池電圧の値がピーク値を越えてピーク値より低い値になったときに満充電の状態になるという特性（以下、第１の充電特性という）を有する。この特性を利用して、ニッケル水素電池を用いた電源装置において、マイコンが、電池電圧の値がピーク値を越えてピーク値より低い値になったことを検出したときに、満充電になったと判定して、二次電池への充電を終了させるものが増えていた。この電源装置によれば、上記のような従来の残容量検出機能を有する電源装置と異なり、マイコンを常時起動させて充電電流量と放電電流量とを管理する必要がないので、消費電力を削減することが可能である。

特開２００５−２７８３７１号公報 特開平７−１４３６８７号公報

ところが、ニッケル水素電池は、図８に示されるように、電池の容量が少ししか減っていない状態（例えば残容量が９０％以上の状態）から充電した場合には、電池電圧の値がピーク値を示す前に、満充電の状態になることがある。すなわち、ニッケル水素電池は、その残容量が一定の閾値以上の状態から充電させていった場合に、その電池電圧の値がピーク値を示す前に、満充電の状態になるという特性（以下、第２の充電特性という）を有する。このため、上記のように電池電圧の値のピークを検出することによって満充電を検出する方法では、電池の容量が少ししか減っていない状態から充電した場合、図８に示されるように、満充電になったことを検出できず、過充電になってしまうことがあった。

これに対して、図９に示されるように、上記のような従来の残容量検出機能を有する電源装置によれば、満充電になったことを確実に検出することができるので、過充電になってしまうことを防ぐことが可能である。しかしながら、この残容量検出機能を有する電源装置には、上記のように、マイコンを常時起動させることに起因する電力消費の問題がある。

本発明は、上記課題を解決するものであり、上記の第１及び第２の充電特性を有する二次電池を備えた電源装置において、二次電池の過充電を防ぎつつ、消費電力を削減することが可能な電源装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の電源装置は、負荷を有する電気機器本体と一体的に設けられた電源装置であって、前記負荷に電力を供給する二次電池と、前記二次電池と電気的に接続された充電端子と、前記二次電池から電力を供給されて動作し、前記二次電池に充電された充電電流量と、前記二次電池から前記負荷に対して放電された放電電流量とに基づいて、前記二次電池の残容量を検出する残容量検出手段と、前記二次電池と前記残容量検出手段との間に設けられたスイッチング素子と、前記二次電池の電池電圧の値を検出する電池電圧検出手段と、前記残容量検出手段により検出された残容量が一定の閾値以上の状態から充電させていった場合に、該残容量が１００％になったときに、前記二次電池への充電を終了させ、前記残容量検出手段により検出された残容量が前記一定の閾値未満の状態から充電させていった場合に、前記電池電圧検出手段によって検出された電池電圧の値が、ピーク値を越えてピーク値より低い値になったときに、前記二次電池への充電を終了させる充電制御手段と、前記残容量検出手段により検出された残容量が一定の閾値未満になると、前記スイッチング素子がオフになるように制御して、前記二次電池から前記残容量検出手段への電力供給を停止させる電力供給停止制御手段とを備え、前記二次電池は、その残容量が前記一定の閾値未満の状態から充電させていった場合に、その電池電圧の値がピーク値を越えてピーク値より低い値になったときに満充電の状態になり、その残容量が前記一定の閾値以上の状態から充電させていった場合に、その電池電圧の値がピーク値を示す前に、満充電の状態になるという特性を有することを特徴とする。

この電源装置において、前記二次電池への充電電流値を検出する充電電流検出手段と、前記二次電池から前記負荷に対して放電された放電電流値を検出する放電電流検出手段とをさらに備え、前記残容量検出手段は、前記充電電流検出手段により検出された充電電流値に基づいて、前記二次電池に充電された充電電流量を算出し、前記放電電流検出手段により検出された放電電流値に基づいて、前記二次電池から前記負荷に対して放電された放電電流量を算出してもよい。

この電源装置において、前記二次電池に電荷を充電している充電状態であるか否かを判別する充電状態判別手段と、前記二次電池から前記負荷に対して電荷が放電されている放電状態であるか否かを判別する放電状態判別手段と、時間情報を出力するタイマーとをさらに備え、前記残容量検出手段は、前記充電状態判別手段及び前記放電状態判別手段による状態の判別結果と、前記タイマーから出力された時間情報とに基づいて、前記充電状態判別手段により充電状態であると判別された時間の合計である充電時間と、前記放電状態判別手段により放電状態であると判別された時間の合計である放電時間とを算出し、算出した充電時間と放電時間とに基づいて、前記二次電池に充電された充電電流量と、前記二次電池から前記負荷に対して放電された放電電流量とを算出してもよい。

本発明の電源装置によれば、残容量が一定の閾値未満になると、スイッチング素子がオフになり、二次電池から残容量検出手段への電力供給が停止させられるので、消費電力を削減することができる。そして、このように残容量検出手段への電力供給を停止しても、残容量が一定の閾値未満の状態から充電させていった場合には、二次電池は、その電池電圧の値がピーク値を越えてピーク値より低い値になったときに、満充電の状態になる。そして、二次電池の電池電圧の値がピーク値を越えてピーク値より低い値になる（満充電の状態になる）と、二次電池への充電が、充電制御手段により終了させられる。従って、残容量が一定の閾値未満の状態から充電させていった場合に、二次電池の過充電を防ぐことが可能になる。

これに対して、残容量が一定の閾値以上のときは、二次電池から残容量検出手段への電力供給が停止させられない（残容量検出手段による残容量の検出が維持される）。従って、残容量が一定の閾値以上の状態から充電させていった場合には、二次電池の電池電圧の値がピーク値を示す前であって、残容量検出手段により検出された残容量が１００％（満充電の状態）になったときに、二次電池への充電が、充電制御手段により終了させられる。従って、残容量が一定の閾値以上の状態から充電させていった場合にも、二次電池の過充電を防ぐことが可能になる。

本発明の一実施形態に係る電源装置を含むシェーバ本体とアダプタとの回路構成図。 上記シェーバ本体の状態の分類図。 （ａ）は、図２中の「初期・リセット後の放置」の状態における残容量の経時的な変化を示すグラフであり、（ｂ）は、「初期・リセット後の放置」の状態における、マイコンへの電力供給経路の接続・遮断の状態の経時的な変化を示すグラフ。 上段は、図２中の「それ以外の放置」の状態における残容量の経時的な変化を示すグラフであり、（ｂ）は、「それ以外の放置」の状態における、マイコンへの電力供給経路の接続・遮断の状態の経時的な変化を示すグラフ。 （ａ）は、図２中の「駆動」の状態における残容量の経時的な変化を示すグラフであり、（ｂ）は、「駆動」の状態における、マイコンへの電力供給経路の接続・遮断の状態の経時的な変化を示すグラフ。 （ａ）は、図２中の「充電」の状態における残容量の経時的な変化を示すグラフであり、（ｂ）は、「充電」の状態における、マイコンへの電力供給経路の接続・遮断の状態の経時的な変化を示すグラフ。 （ａ）は、図２中の「充電完了」の状態における残容量の経時的な変化を示すグラフであり、（ｂ）は、「充電完了」の状態における、マイコンへの電力供給経路の接続・遮断の状態の経時的な変化を示すグラフ。 従来の残容量検出機能を有さない電源装置において発生していた過充電の問題の説明図。 従来の残容量検出機能を有する電源装置による過充電を防ぐ方法の説明図。

以下、本発明の一実施形態に係る電源装置について、図面を参照して説明する。図１は、本実施形態の電源装置を含むシェーバ本体１０（請求項における電気機器本体）と、充電時にシェーバ本体１０に接続されるアダプタ１１との回路構成を示す。この電源装置１は、モータ２（請求項における負荷）を有するシェーバ本体１０と一体的に設けられた電源装置である。電源装置１は、モータ２に電力を供給する二次電池３と、二次電池３と電気的に接続された充電端子４ａ，４ｂとを備えている。二次電池３は、標準的な電池電圧の値が１．４Ｖのニッケル水素電池を、複数個直列に接続して構成したものである。二次電池３は、その残容量が一定の閾値未満の状態から充電させていった場合に、その電池電圧の値がピーク値を越えてピーク値より低い値（略定常値（１．４Ｖ×ニッケル水素電池の個数））になったときに満充電の状態になり、その残容量が一定の閾値以上の状態から充電させていった場合に、その電池電圧の値がピーク値を示す前に、満充電の状態になるという特性を有する。本実施形態では、上記の一定の閾値が、９０％である場合について説明する。

上記の電源装置１は、電源装置１を含むシェーバ本体１０全体を制御するマイコン５と、二次電池３からマイコン５への電力供給経路の接続と遮断とを切り換えるためのスイッチング素子６とを備えている。スイッチング素子６は、ＦＥＴやトランジスタ等から構成されており、二次電池３とマイコン５との間に配設されている。また、マイコン５は、請求項における残容量検出手段、電池電圧検出手段、充電制御手段、電力供給停止制御手段、充電電流検出手段、放電電流検出手段、充電状態判別手段、放電状態判別手段、及びタイマーに相当する。マイコン５の複数の入出力端子（不図示）には、それぞれラインＬ０〜Ｌ６が接続されている。

上記のラインＬ０は、二次電池３の＋側の電圧値の検出用の入力ラインである。また、グランドライン（以下、ＧＮＤラインと記す）Ｌ５は、二次電池３の−側の電圧値の検出用の入力ラインである。マイコン５は、ラインＬ０に印加される電圧と、ＧＮＤラインＬ５に印加される電圧とに基づいて、二次電池３の電池電圧の値を検出する。また、ラインＬ１は、二次電池３への充電電流値の検出用の入力ラインである。マイコン５は、ラインＬ１に入力された電流を、マイコン内部に設けられた抵抗に流して、この抵抗による電圧降下の値を測定し、その電圧降下の値に基づき、二次電池３への充電電流値を検出（判定）する。ただし、上記のマイコン内部に設けられた抵抗に相当する抵抗をマイコン外部に設けて、マイコン５が、この抵抗の両端に生じる電圧降下の値を測定し、その電圧降下の値に基づき、二次電池３への充電電流値を検出（判定）してもよい。

上記のラインＬ２は、スイッチング素子６を制御するための制御信号の出力ラインである。スイッチング素子６は、マイコン５からラインＬ２を介して入力される制御信号の電圧レベルに応じてオン／オフし、二次電池３からマイコン５への電力供給経路の接続と遮断とを切り換える。また、ラインＬ３は、スイッチング素子６とマイコン５とを接続する電力供給用の入力ラインであり、二次電池３からスイッチング素子６を介してマイコン５に電力を供給するときに、使用される。さらにまた、ラインＬ４は、二次電池３からモータ２に対して放電された放電電流値の検出用の入力ラインである。マイコン５は、ラインＬ４に入力された電流を、マイコン内部に設けられた抵抗に流して、この抵抗による電圧降下の値を測定し、その電圧降下の値に基づき、モータ２への放電電流値を検出（判定）する。ただし、上記のマイコン内部に設けられた抵抗に相当する抵抗をマイコン外部に設けて、マイコン５が、この抵抗の両端に生じる電圧降下の値を測定し、その電圧降下の値に基づき、モータ２への放電電流値を検出（判定）してもよい。また、ラインＬ６は、充電端子４ａと二次電池３の＋側とを結ぶ経路の接続と遮断とを切り換えるための制御信号の出力ラインである。

マイコン５は、上記のラインＬ１を介して検出した充電電流値に基づいて、二次電池３に充電された充電電流量を算出し、上記のラインＬ４を介して検出した放電電流値に基づいて、二次電池２からモータ２に対して放電された放電電流量を算出する。

ただし、マイコン５が、充電時間と放電時間とを算出し、算出した充電時間と放電時間とに基づいて、二次電池３に充電された充電電流量と、二次電池３からモータ２に対して放電された放電電流量とを算出してもよい。この場合には、マイコン５は、上記のラインＬ１に入力された電流を、マイコン内部に設けられた抵抗に流して、この抵抗により電圧降下が生じたか否かを検出することによって、二次電池３に電荷を充電している充電状態であるか否かを判別する。そして、マイコン５は、内蔵のタイマーから出力される時間情報に基づいて、上記の充電状態であると判別した時間の合計である充電時間を算出する。また、マイコン５は、上記のラインＬ４に入力された電流を、マイコン内部に設けられた抵抗に流して、この抵抗により電圧降下が生じたか否かを検出することによって、二次電池３からモータ２に対して電荷が放電されている放電状態であるか否かを判別する。そして、マイコン５は、内蔵のタイマーから出力される時間情報に基づいて、上記の放電状態であると判別した時間の合計である放電時間を算出する。次に、マイコン５は、算出した充電時間と放電時間とに基づいて、二次電池３に充電された充電電流量と、二次電池３からモータ２に対して放電された放電電流量とを算出する。

そして、マイコン５は、上記のいずれかの方法により求めた二次電池３への充電電流量とモータ２への放電電流量とに基づいて、二次電池３の残容量を検出（算出）する。

また、マイコン５は、検出した二次電池３の残容量が１００％になったときと、ラインＬ０及びＧＮＤラインＬ５に印加される電圧に基づいて検出した電池電圧の値が、ピーク値を越えてピーク値より低い値になったときとに、二次電池３への充電を終了させる。また、マイコン５は、検出した二次電池３の残容量が９０％未満になると、スイッチング素子６がオフになるように制御して、二次電池３からマイコン５への電力供給を停止させる。

上記の電源装置１は、充電端子４ａと二次電池３の＋側とを結ぶ経路の接続と遮断とを切り換えるためのトランジスタ７を備えている。トランジスタ７は、ＰＮＰ型のバイポーラ・トランジスタであり、マイコン５からラインＬ６を介して、トランジスタ７のベースに入力される制御信号の電圧レベルのハイ／ローに応じて、充電端子４ａと二次電池３の＋側とを結ぶ経路の遮断と接続とを切り換える。具体的には、トランジスタ７のベースに入力される制御信号の電圧レベルがローのときには、トランジスタ７のエミッタ・コレクタ間が導通して、充電端子４ａと二次電池３の＋側とを結ぶ経路が接続されて、二次電池３への充電が行われる。これに対して、トランジスタ７のベースに入力される制御信号の電圧レベルがハイのときには、トランジスタ７のエミッタ・コレクタ間が導通せず、充電端子４ａと二次電池３の＋側とを結ぶ経路が遮断されて、二次電池３への充電が行われない。

また、上記の電源装置１は、操作スイッチ９をさらに備えている。シェーバ本体１０の使用時に、操作スイッチ９が、ユーザによりオン操作をされて、短絡させられると、二次電池３とモータ２とが電気的に接続されて、二次電池３からモータ２に電力が供給されて、モータ２が駆動する。

次に、上記のアダプタ１１について説明する。アダプタ１１は、商用電源２０の交流電力（電圧）を直流電力（電圧）に変換して、シェーバ本体１０に電力（電源）を供給するスイッチング電源である。アダプタ１１は、商用電源２０との接続用の接続端子１２ａ，１２ｂと、シェーバ本体１０との接続用（で給電用）の給電端子１７ａ，１７ｂを有している。アダプタ１１は、二次電池３の充電時には、その接続端子１２ａ，１２ｂが商用電源２０と接続され、その給電端子１７ａ，１７ｂがシェーバ本体１０と接続されて、商用電源２０から供給される交流電力に基づく直流電力を、シェーバ本体１０に供給する。

アダプタ１１は、商用電源２０から入力された交流電圧を脈流の直流電圧に変換するためのダイオードブリッジ１３と、ダイオードブリッジ１３から出力された脈流の直流電圧を平滑化し、電圧が略一定の直流電圧に変換するための平滑コンデンサＣ１とを備えている。

また、アダプタ１１は、アダプタ全体の制御を行う制御回路１４と、平滑コンデンサＣ１を介して供給される直流電圧を降圧するための降圧回路１５とを、さらに備えている。制御回路１４は、ダイオードブリッジ１３と平滑コンデンサＣ１とを介して供給される直流電圧の電力に基づいて動作する。また、上記の降圧回路１５は、降圧用のトランス１８と、トランス１８の一次側コイルへの電圧の印加状態と非印加状態との切り換え（スイッチング）を行うためのトランジスタ１６を有している。トランジスタ１６は、ＮＰＮ型のバイポーラ・トランジスタである。制御回路１４は、出力ラインＬ７を介してトランジスタ１６のベースに印加する電圧レベルのハイ／ローを切り換えることにより、トランジスタ１６のコレクタ・エミッタ間の導通（ＯＮ）と非導通（ＯＦＦ）とを切り換える。そして、制御回路１４は、トランジスタ１６のコレクタ・エミッタ間の導通と非導通とを切り換えることにより、トランス１８の一次側コイルへの電圧の印加状態と非印加状態との切り換え（スイッチング）を行う。また、制御回路１４は、トランジスタ１６のベースに印加する電圧レベルのハイの時間とローの時間との比率を制御することにより、コレクタ・エミッタ間の導通（ＯＮ）の時間と非導通（ＯＦＦ）の時間との比率（いわゆるデューティ比）を制御する。これにより、制御回路１４は、トランス１８の二次側コイルから出力される電力の電圧をほぼ一定の値に制御する。

また、アダプタ１１は、トランス１８の二次側コイルに誘起された電圧レベルを検出するためのトランス１９を有している。制御回路１４は、入力ラインＬ８とＧＮＤラインＬ９とを介して、トランス１９に誘起された電圧の値を検出し、検出したトランス１９の電圧値に基づいて、トランジスタ１６のベースに印加する電圧のデューティ比をフィードバック制御する。

アダプタ１１は、トランス１８の二次側コイルから出力されたパルス状の電力が入力される、逆流防止用のダイオードＤ１と、ダイオードＤ１から出力された電力の電圧値を平滑化するための平滑コンデンサＣ２とをさらに備えている。

次に、図２を参照して、シェーバ本体１０の状態の分類について説明する。図に示されるように、シェーバ本体１０の状態は、「放置」、「駆動」、「充電」の３つに大別される。ここで、「放置」は、シェーバ本体１０の操作スイッチ９がオフで、かつ、アダプタ１１がシェーバ本体１０に接続されていない状態を意味する。「駆動」は、シェーバ本体１０の操作スイッチ９がオンで、かつ、アダプタ１１がシェーバ本体１０に接続されていない状態を意味する。「充電」は、アダプタ１１（の給電端子１７ａ，１７ｂ）がシェーバ本体１０（の充電端子４ａ，４ｂ）に接続されており、アダプタ１１（の接続端子１２ａ，１２ｂ）が商用電源２０に接続されている状態を意味する。

上記の「放置」の状態は、図２に示されるように、さらに、「初期・リセット後の放置」と「それ以外の放置」に分類される。ここで、「初期・リセット後の放置」には、製品出荷後の初期使用時における「放置」と、マイコン５のリセット後における「放置」とが含まれる。なお、一旦スイッチング素子６がオフになって、二次電池３からマイコン５への電力供給経路が遮断されると、シェーバ本体１０の状態は、「初期・リセット後の放置」の状態になる。

図３（ａ）中のグラフ２１は、上記の「初期・リセット後の放置」の状態において、マイコン５により検出される二次電池３の残容量の経時的な変化を示す。また、図３（ｂ）中のグラフ２２は、「初期・リセット後の放置」の状態における、二次電池３からマイコン５への電力供給経路の接続・遮断の（スイッチング）状態の経時的な変化を示す。図３（ｂ）に示されるように、「初期・リセット後の放置」の状態では、二次電池３からマイコン５への電力供給経路が遮断された状態が維持されるので、マイコン５は、非動作状態のままである。このため、マイコン５は、二次電池３の残容量を検出することができない。従って、図３（ａ）に示される、マイコン５が記憶（把握）している残容量は、実際の二次電池３の残容量に関らず、初期値である０％のままになる。

図４の上段に示されるグラフは、上記の「それ以外の放置」の状態において、マイコン５により検出される二次電池３の残容量の経時的な変化を示す。また、図４の下段に示されるグラフは、「それ以外の放置」の状態における、二次電池３からマイコン５への電力供給経路の接続・遮断の（スイッチング）状態の経時的な変化を示す。図４の上段及び下段において実線（太線）で示されたグラフ２３とグラフ２５とは、いずれも（二次電池３が）残容量１００％の状態から放置された場合におけるグラフである。また、図４の上段及び下段において（太線の）一点鎖線で示されたグラフ２４とグラフ２６とは、いずれも（二次電池３が）残容量９０％以上（で１００％未満）の状態から放置された場合におけるグラフである。

図４の下段におけるグラフ２５、２６に示されるように、二次電池３の残容量が１００％〜９０％の時には、二次電池３からマイコン５への電力供給経路が接続された状態が維持されるので、マイコン５は、二次電池３の残容量を記憶（把握）している。このマイコン５が動作中の状態では、マイコン５は、その時点で記憶（把握）している残容量から、単位時間（例えば１秒）当たりの電源装置１の回路消費分（主にマイコン５による消費分）に相当する二次電池３の容量を、単位時間毎に減算していく。従って、この残容量が１００％〜９０％の時には、マイコン５により検出（算出）される二次電池３の残容量は、図４の上段におけるグラフ２３、２４に示されるように、時間の経過に比例して減少していく。

これに対して、二次電池３の残容量が９０％未満になると、図中の下段のグラフ２５、２６に示されるように、スイッチング素子６がオフになって、二次電池３からマイコン５への電力供給経路が遮断される。これにより、マイコン５は、非動作状態に移行し、二次電池３の残容量を検出することができない状態になる。この状態になると、図４の上段のグラフ２３、２４に示されるように、マイコン５が記憶（把握）している残容量は、リセットされて、実際の二次電池３の残容量に関らず、初期値である０％のままになる。

図５（ａ）に示されるグラフは、上記の「駆動」の状態において、マイコン５により検出される二次電池３の残容量の経時的な変化を示す。また、図５（ｂ）に示されるグラフは、「駆動」の状態における、二次電池３からマイコン５への電力供給経路の接続・遮断の（スイッチング）状態の経時的な変化を示す。図５（ａ）において、実線（太線）で示されたグラフ２７、一点鎖線で示されたグラフ２８、二点鎖線で示されたグラフ２９は、それぞれ残容量１００％、残容量９０％以上（で１００％未満）、残容量９０％未満の状態から駆動した場合におけるグラフである。また、図５（ｂ）中のグラフ３０は、残容量１００％、９０％以上、９０％未満の状態から駆動した場合における、接続・遮断の状態の経時的な変化を示す３つのグラフ（図５（ａ）中のグラフ２７〜２９に対応する３つのグラフ）が重なったものである。

図５（ｂ）におけるグラフ３０に示されるように、「駆動」の状態では、二次電池３の残容量に関らず、スイッチング素子６がオンの状態に維持され、マイコン５が動作中のままになる。従って、グラフ２７、２８に示されるように、残容量が９０％以上の状態（マイコン５が二次電池３の残容量を記憶（把握）している状態）から、ユーザが操作スイッチ９をオンにして、モータ２の駆動を開始させた場合には、マイコン５が残容量の検出を継続する。具体的には、マイコン５は、その時点で記憶している残容量から、二次電池３よりモータ２に対して放電された放電電流量（モータ２の駆動により消費された電流量）とマイコン５による消費電流量とに相当する電池容量を減算して、二次電池３の残容量を算出する。

ただし、マイコン５は、上記の残容量の算出処理において、算出した残容量が０％より小さい値にはならないように制御する。具体的には、マイコン５は、算出した残容量が０％より小さい値になるときには、残容量を０％のままで維持する。上記のような残容量の算出処理を行うため、算出された残容量に相当するグラフ２７、２８は、図５（ａ）に示されるような折れ線形状になる。マイコン５は、上記の放電電流量を、ラインＬ４に入力された電流に基づいて算出した放電電流値を順次加算して算出してもよいし、上記の放電状態の判別結果と時間情報とに基づいて求めた放電時間と、予想の単位時間当たりの放電電流値を積算して求めてもよい。

これに対して、残容量が９０％未満の状態（マイコン５が残容量を把握していない状態）から、ユーザが操作スイッチ９をオンにして、モータ２の駆動を開始させた場合には、開始時点においてマイコン５が記憶している残容量は、初期値の０％である。上述したように、マイコン５は、その時点で記憶している残容量から放電電流量等を減算して、二次電池３の残容量を算出するが、算出した残容量が０％より小さい値になるときには、残容量を０％のままで維持する。従って、図５（ａ）中のグラフ２９に示されるように、残容量が９０％未満の状態から駆動を開始した場合には、マイコン５が記憶（把握）している残容量は、駆動の開始時点から終了時点まで、０％のままに維持される。

なお、上記の図５（ａ）に示されるグラフ２７、２８は、残容量が０％の状態になるまで「駆動」の状態が続いた場合の残容量の変化を示すグラフであり、残容量が０％の状態になるまでに一旦駆動を停止させた場合は、図４の「それ以外の放置」の状態になる。従って、残容量が９０％未満の状態で、駆動を停止させて「それ以外の放置」の状態に移行した場合には、図４のグラフ２５、２６に示されるように、スイッチング素子６がオフになって、二次電池３からマイコン５への電力供給経路が遮断される。これにより、図４の上段のグラフ２３、２４に示されるように、マイコン５が記憶（把握）している残容量は、リセットされて、実際の二次電池３の残容量に関らず、初期値である０％に移行する。

図６（ａ）に示されるグラフは、上記の「充電」の状態において、マイコン５により検出される二次電池３の残容量の経時的な変化を示す。また、図６（ｂ）に示されるグラフは、「充電」の状態における、二次電池３からマイコン５への電力供給経路の接続・遮断の（スイッチング）状態の経時的な変化を示す。図６（ａ）において、二点鎖線で示されたグラフ３１は、残容量９０％以上の状態から充電した場合におけるグラフである。また、一点鎖線で示されたグラフ３２と、実線（太線）で示されたグラフ３３とは、いずれも残容量０％の状態から充電した場合におけるグラフである。ただし、グラフ３２は、マイコン５が検出（算出）した残容量が１００％になる前で、かつ、充電開始から５分後以降に、下記の電池電圧条件が成立した場合のグラフである。また、グラフ３３は、マイコン５が検出（算出）した残容量が１００％になる前に、下記の電池電圧条件が成立しなかった場合のグラフである。

図６（ｂ）におけるグラフ３４に示されるように、「充電」の状態では、二次電池３の残容量に関らず、スイッチング素子６がオンの状態に維持され、マイコン５が動作中のままになる。従って、グラフ３１に示されるように、残容量が９０％以上の状態（マイコン５が二次電池３の残容量を記憶（把握）している状態）から、ユーザがシェーバ本体１０にアダプタ１１を接続して、二次電池３への充電を開始させた場合には、マイコン５が、残容量の検出を継続する。具体的には、マイコン５は、例えば、上記のラインＬ１に入力された電流に基づき算出した充電電流値を順次加算して、二次電池３への充電電流量を求め、この充電電流量を、その時点で記憶している残容量に加算して、二次電池３の残容量を算出する。なお、マイコン５は、上記の充電状態の判別結果と時間情報とに基づいて求めた充電時間と、予想の単位時間当たりの充電電流値を積算する方法により、上記の充電電流量を求めてもよい。

上記の電池電圧条件とは、二次電池３の電池電圧の値が、ピーク値を越えて、ピーク値より低い値（略定常値）に下がることを意味する。複数のニッケル水素電池から構成された二次電池３は、図６（ａ）中のグラフ３２に示されるように、その残容量が一定の閾値（９０％）未満の状態から充電させていくと、通常は、上記の電池電圧条件が成立したときに、満充電の状態になる。このため、マイコン５は、充電開始から一定の時間以降（例えば５分後以降）に、電池電圧条件が成立した場合は、その時点で記憶（把握）している残容量の値に関らず、記憶（把握）している残容量の値を１００％に変更して、充電を終了する。

ただし、マイコン５は、充電開始から上記の一定の時間が経過するまでは、電池電圧条件が成立しても、上記の残容量の値を１００％に変更する処理を行わない。何故なら、二次電池３を構成するニッケル水素電池が不活性の状態になっている場合には、充電開始から一定の時間（例えば５分）以内に、上記の満充電に対応した電池電圧のピークとは異なる、電池電圧のピークを示すことが多いからである。マイコン５は、電池電圧が上記の本来のピークとは異なるピークを越えたときに、二次電池３が満充電の状態になったと誤検出しないようにするために、充電開始から一定の時間が経過するまでは、電池電圧条件が成立しても、残容量の値を１００％に変更しない。

（マイコン５が記憶（把握）している）残容量が９０％未満の状態から二次電池３を充電していった場合には、通常は、残容量が１００％になる前に上記の電池電圧条件が成立するので、二次電池３の残容量は、グラフ３２に示されるような変化を示す。これに対して、残容量９０％以上の状態から二次電池３を充電していった場合には、二次電池３を構成するニッケル水素電池は、その電池電圧の値がピーク値を示す前（電池電圧条件成立前）に、満充電の状態になるという特性（上記の第２の充電特性）を有している。このため、残容量９０％以上の状態から二次電池３を充電した場合には、マイコン５は、残容量が１００％になったときに、充電を終了する。従って、残容量９０％以上の状態から二次電池３を充電していった場合における残容量は、グラフ３１に示されるような経時的な変化を示す。

図７（ａ）に示されるグラフは、図２中の「充電完了」の状態（二次電池３への充電完了後の状態）において、マイコン５により検出される二次電池３の残容量の経時的な変化を示す。また、図７（ｂ）に示されるグラフは、「充電完了」の状態における、二次電池３からマイコン５への電力供給経路の接続・遮断の（スイッチング）状態の経時的な変化を示す。

図７（ｂ）におけるグラフ３６に示されるように、「充電完了」の状態では、スイッチング素子６がオンの状態に維持され、マイコン５が動作中のままになる。そして、ユーザが、操作スイッチ９をオンにして、モータ２の駆動を開始させるまでは、図７（ｂ）におけるグラフ３５に示されるように、マイコン５は、残容量を１００％のままに維持する。

上述したように、本実施形態の電源装置１によれば、図４に示されるように、残容量が９０％未満になると、スイッチング素子６がオフになり、二次電池３からマイコン５への電力供給が停止させられるので、消費電力を削減することができる。そして、このようにマイコン５への電力供給を停止して、マイコン５が残容量を記憶していない状態にしても、図６（ａ）中のグラフ３２に示されるように、残容量が９０％未満の状態から充電させていった場合には、二次電池３は、原則として上記の電池電圧条件が成立したときに、満充電の状態になる。そして、充電開始から一定の時間以降（例えば５分後以降）に、電池電圧条件が成立すると、マイコン５は、その時点で記憶（把握）している残容量の値に関らず、記憶（把握）している残容量の値を１００％に変更して、充電を終了する。従って、残容量が９０％未満の状態から充電させていった場合に、二次電池３の過充電を防ぐことが可能になる。

これに対して、図４に示されるように、残容量が９０％以上のときは、二次電池３からマイコン５への電力供給が停止させられない（マイコン５による残容量の検出が維持される）。従って、図６（ａ）中のグラフ３１に示されるように、残容量が９０％以上の状態から充電させていった場合には、マイコン５は、二次電池３の電池電圧の値がピーク値を示す前であって、残容量が１００％になったときに、二次電池への充電を終了することができる。従って、残容量が９０％以上の状態から充電させていった場合にも、二次電池３の過充電を防ぐことが可能になる。

なお、本発明は、上記実施形態の構成に限られず、発明の趣旨を変更しない範囲で種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態では、本発明の電源装置がシェーバ本体と一体的に設けられた電源装置である場合の例について示したが、例えば携帯電話や携帯型の情報機器等の電気機器本体と一体的に設けられた電源装置であってもよい。また、本発明の電源装置が有する二次電池は、必ずしもニッケル水素電池に限られず、上記の第１の充電特性と第２の充電特性とを有していればよい。

１ 電源装置
２ モータ（負荷）
３ 二次電池
４ａ，４ｂ 充電端子
５ マイコン（残容量検出手段、電池電圧検出手段、充電制御手段、電力供給停止制御手段、充電電流検出手段、放電電流検出手段、充電状態判別手段、放電状態判別手段、タイマー）
６ スイッチング素子
１０ シェーバ本体（電気機器本体）

Claims (3)

1. 負荷を有する電気機器本体と一体的に設けられた電源装置であって、
   前記負荷に電力を供給する二次電池と、
   前記二次電池と電気的に接続された充電端子と、
   前記二次電池から電力を供給されて動作し、前記二次電池に充電された充電電流量と、前記二次電池から前記負荷に対して放電された放電電流量とに基づいて、前記二次電池の残容量を検出する残容量検出手段と、
   前記二次電池と前記残容量検出手段との間に設けられたスイッチング素子と、
   前記二次電池の電池電圧の値を検出する電池電圧検出手段と、
   前記残容量検出手段により検出された残容量が一定の閾値以上の状態から充電させていった場合に、該残容量が１００％になったときに、前記二次電池への充電を終了させ、前記残容量検出手段により検出された残容量が前記一定の閾値未満の状態から充電させていった場合に、前記電池電圧検出手段によって検出された電池電圧の値が、ピーク値を越えてピーク値より低い値になったときに、前記二次電池への充電を終了させる充電制御手段と、
   前記残容量検出手段により検出された残容量が一定の閾値未満になると、前記スイッチング素子がオフになるように制御して、前記二次電池から前記残容量検出手段への電力供給を停止させる電力供給停止制御手段とを備え、
   前記二次電池は、その残容量が前記一定の閾値未満の状態から充電させていった場合に、その電池電圧の値がピーク値を越えてピーク値より低い値になったときに満充電の状態になり、その残容量が前記一定の閾値以上の状態から充電させていった場合に、その電池電圧の値がピーク値を示す前に、満充電の状態になるという特性を有することを特徴とする電源装置。
2. 前記二次電池への充電電流値を検出する充電電流検出手段と、前記二次電池から前記負荷に対して放電された放電電流値を検出する放電電流検出手段とをさらに備え、
   前記残容量検出手段は、前記充電電流検出手段により検出された充電電流値に基づいて、前記二次電池に充電された充電電流量を算出し、前記放電電流検出手段により検出された放電電流値に基づいて、前記二次電池から前記負荷に対して放電された放電電流量を算出することを特徴とする請求項1に記載の電源装置。
3. 前記二次電池に電荷を充電している充電状態であるか否かを判別する充電状態判別手段と、
   前記二次電池から前記負荷に対して電荷が放電されている放電状態であるか否かを判別する放電状態判別手段と、
   時間情報を出力するタイマーとをさらに備え、
   前記残容量検出手段は、前記充電状態判別手段及び前記放電状態判別手段による状態の判別結果と、前記タイマーから出力された時間情報とに基づいて、前記充電状態判別手段により充電状態であると判別された時間の合計である充電時間と、前記放電状態判別手段により放電状態であると判別された時間の合計である放電時間とを算出し、算出した充電時間と放電時間とに基づいて、前記二次電池に充電された充電電流量と、前記二次電池から前記負荷に対して放電された放電電流量とを算出することを特徴とする請求項1に記載の電源装置。

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