JP7010703B2 - 二次電池の電池容量を制御するための方法、及び電池駆動式家庭用電気器具 - Google Patents

Description

電池駆動式家庭用電気器具の二次電池の電池容量を制御するための方法を、対応する家庭用電気器具と併せて説明する。家庭用電気器具は、具体的にはかみそり、除毛具などの除毛装置、又は歯ブラシ、口腔洗浄器などの歯面処理装置、又は家庭用工具細工（tool works）であり得る。この電池駆動式家庭用電気器具は、電力（主）負荷、及び電気負荷のスイッチをオンオフすることによって家庭用電気器具の動作を制御するように適合された制御手段を有する。更に、この制御手段は、二次電池の容量を監視するように適合される。更に、この制御手段は、二次電池の充電を制御することが可能である。

こうした家庭用電気器具の場合、電池駆動式器具の残り稼働時間を十分前もってユーザに示して、器具が稼働を停止する前に二次電池を充電する機会を与えるために、二次電池の充電状態（電流容量）を監視することが知られている。更に、例えば、二次電池を下限容量未満に放電することなどによる二次電池への損傷を防止するために、電池制御管理を有することが知られている。

これに関連して、米国特許第６，３４６，７９５（Ｂ２）号は、電池の過放電を安全に防止する放電制御回路を説明している。制御回路は、放電停止信号に応答して電池の放電電流を遮断するために電池に接続された放電制御スイッチを含む。放電停止信号は、二次電池の少なくとも１つのセルの電圧が下限に達したときに生成される。

しかしながら、家庭用電気器具で用いられることの多いリチウムイオン二次電池は、特に、充電又は放電サイクルの回数の増加、経験する高温又は低温、高い充電又は放電電流、過充電又は過放電によってだけではなく、家庭用電気器具の貯蔵中に二次電池の容量状態が高過ぎる場合にも経年劣化する。これらの現象はよく知られているが、これは完全充電されたリチウムイオン二次電池の高いセル電圧によるものであり、より低い電池の充電状態（電流容量）と比較して電解質をより急速に分解させる。電解質の分解によって、二次電池の内部抵抗が上昇して、最大容量が低下する。これによって、１回の充電後に可能な使用時間がより短くなる。

家庭用電気器具が消費者に引き渡されて、消費者がそれを初めて使用する前に、二次電池が既に経年劣化していることを防止するため、家庭用電気器具の二次電池は、二次電池の最大充電状態に対する所定の（低）充電状態にされる。この目的のために、家庭用電気器具は、適切であると推定される充電又は放電電流で外部制御式の充電及び／又は放電プロセスを制御して、所望通りに二次電池の容量状態を調節することによって、所定の容量状態（二次電池の充電状態）にされる。続いて、家庭用電気器具の省エネルギースタンバイモードが起動される。この家庭用電気器具の第２電池（second battery）の電流容量の調節は時間のかかるものであり、また充電及び放電プロセスを適時に開始及び停止させるため製造プロセスの終盤に繰り返し相互作用を実現するための円卓式生産（round-table production）を必要とする。ユーザの前提では、電池容量の最適な貯蔵容量に調節することは行わない。したがって、二次電池は必要以上に経年劣化する場合がある。

米国特許第６，３４６，７９５（Ｂ２）号

したがって、本発明の目的は、使用されていない家庭用電気器具のより長い貯蔵期間の間に二次電池の経年劣化が最小化されるように、家庭用電気器具の二次電池の貯蔵の状況を検出して、充電状態（電流容量）を調節するのに適切な方法、及び対応する家庭用電気器具を提案することである。

この目的は、特許請求の範囲の請求項１に記載の方法、及び提案される方法を実施する請求項１２に記載の電池駆動式家庭用電気器具によって解決される。本発明による方法は、以下の工程を含む。
－家庭用電気器具が使用されていない、家庭用電気器具の貯蔵の状況を認識する工程。これは、例えば、家庭用電気器具が特定の（所定の）非使用期間に使用されていなかった場合に判定され得る。特にこの場合は、貯蔵の状況が推定され得る。以下の工程は、貯蔵の状況が認識された場合にのみ実施され得る。
－好ましくは電気負荷のスイッチがオフであるときに、電池の電圧を測定することによって二次電池の電流容量を判定する工程。特に家庭用電気器具の非使用状態時の電圧は、二次電池の電流容量（充電状態）を示す。
－二次電池の電流容量と家庭用電気器具の所望の貯蔵容量とを比較する工程。
－二次電池の電流容量が所望の貯蔵容量よりも高い場合、電流容量が所望の貯蔵容量と等しくなるまで家庭用電気器具中でエネルギー消費負荷を起動させる工程。これは、エネルギー消費負荷を起動させながら、電流容量を調査する閉ループ制御によって達成することができる。より簡単な実施形態では、エネルギー消費負荷は、特定の期間起動され得る。この所定の期間が終了した後でエネルギー消費負荷のスイッチをオフにしてもよく、そして電流容量が判定される。このサイクルは、電流容量が所望の貯蔵容量以下になるまで継続する。
－家庭用電気器具を次回使用するまで家庭用電気器具の省エネルギースタンバイモードを起動させる工程。

本提案によれば、電池駆動式家庭用電気器具は、具体的には、１つの同じハウジング中に主電気負荷、制御手段、及び二次電池を備え得る。二次電池は、ユーザによって交換可能ではないが、充電器を用いて家庭用電気器具中で充電しなければならないように、家庭用電気器具のハウジング中に配置され得る。充電器は外部式であってもよく、又は家庭用電気器具のハウジング内に含まれていてもよい。主電源への接続は、ケーブル、又は誘導エネルギー伝送（例えば、家庭用電気器具を充電クレードル内に置くことによって）を用いて達成され得る。二次電池は、単一セル電池であっても、又は少なくとも２つ（又はそれ以上の）セルが直列に接続されたマルチセル電池であってもよい。複数のセルは、１つの単一のハウジングに含まれていても、又はより多くの異なるハウジングに含まれていてもよい。全ての異なる種類の電池は、用語「二次電池」の範囲に含まれる。

本発明の主な利点は、電池駆動式家庭用電気器具の制御手段、例えばプロセッサ、マイクロコントローラ、又は充電集積回路などの任意の他の制御装置が、外部からの相互作用なしに、提案される方法を実施することができることである。したがって、二次電池の電流容量（充電状態）を、使用されていない家庭用電気器具の長期貯蔵のために適切な容量に調節することが可能である。プロセッサ又は制御手段がこの容量調節の状態を自己制御するため、この調節は、一切の調節プロセスの外部制御なしに実施することができる。

二次電池の電流容量を判定及び調節することは、電池の電圧（電流容量を示す）を測定すること、及び、家庭用電気器具の所望の電池電圧（所望の貯蔵容量に対応する）と比較することを含み得る。測定された電圧が所望の貯蔵電圧よりも高い場合、測定電圧値が所望の貯蔵電圧に達するまでエネルギー消費負荷が起動される。これは、電池容量を所望の貯蔵容量に調節するために一種のフィードバック制御を導入する。

別の実施形態によれば、電池を１００％容量、又は別の所定の容量値まで完全に充電した後、既知のエネルギー完成（energy consummation）で、定められたエネルギー消費負荷を用いて所定の時間、電池の放電が実施され得ることは可能である。所定時間は、その後電池が所望の貯蔵容量を有するように選択する。貯蔵の状況の認識は、電池を所定の容量値、例えば１００％容量まで充電する前及び／又は後に実施され得る。これは以下の状況を含む。

家庭用電気器具（任意の電流容量／充電状態を有する）は、例えば１、２、若しくは３日間以上、又は１～約６～８週間などの非使用期間、使用されていない。こうした貯蔵の状況を認識した後、電池が完全に充電される場合があり、続いてエネルギー消費負荷が起動されて、現在の電池容量を所望の貯蔵容量に調節する。こうした状況は、１週間に１回以下しか用いられない、例えば除毛具又はかみそりなどの家庭用電気器具で定期的に起こり得る。家庭用電気器具は使用後、何らかの理由で充電プロセスを開始することなく充電器に接続される場合がある。貯蔵の状況を認識した後、エネルギー消費負荷を起動することで制御放電が開始され、ここで、エネルギー消費負荷の起動は、制御手段のマイクロコントローラの稼働形態への起動を含む。この稼働形態では、マイクロコントローラは二次電池から（form）連続的に相当量の電流を消費して、二次電池のより急速な放電をもたらす。

別の状況では、家庭用電気器具は、使用後に所定の容量値、例えば１００％又は８０％容量まで充電される。これは、家庭用電気器具が使用後に充電器に接続されており、充電器が電池の充電を開始する場合に定期的に起こり得る。続いて、充電後、貯蔵の状況が認識されるように、家庭用電気器具を長期間使用しない。この場合、電池の制御放電は、前述の通りに開始される。

制御放電の後で、エネルギー消費負荷、及び／又はＬＥＤ、モーター、主プロセッサなどのその他のエネルギー消費手段を停止することによって省エネルギースタンバイモードが起動される。

好ましい提案によれば、制御手段は、家庭用電気器具が稼働されていないときにスタンバイモードで駆動されるマイクロコントローラを備え、スタンバイモードの間、マイクロコントローラは休眠形態で起動され、休眠形態は、省エネルギースタンバイモードを起動させる前に稼働形態の稼働パルスによって中断される。「正常な」休眠形態の間、電流消費量は稼働形態と比較して低い。休眠形態中の低消費量とは、５００μＡ未満、具体的には２００μＡ未満、好ましくは約１００μＡを意味する。稼働形態の間、マイクロコントローラの電流消費量は、およそ２００ｍＡ～６００ｍＡ、具体的には３００ｍＡ～５００ｍＡの範囲内、好ましくは約４００ｍＡである。したがって、稼働モード中の電流消費量は、休眠形態にあるときの少なくとも１０倍、好ましくは少なくとも３０倍、最も好ましくは約（又は少なくとも）４０倍高くてもよい。

マイクロコントローラの稼働パルスは、本提案に従って、０．５秒～１０秒の動作周期、好ましくは０．７５秒～３．０秒、非常に好ましくはおよそ１秒の動作周期を有し得る。マイクロコントローラのこれらの稼働パルスは、例えば、家庭用電気器具のスイッチをオンにすることを試験するために用いられる。続いて、稼働形態で、例えば、家庭用電気器具の負荷のスイッチがオンにされ得る。稼働パルス長は、最大でおよそ１００μｓ、好ましくは最大でおよそ４０μｓ、最も好ましくは最大でおよそ２０～３０μｓであり得る。

したがって、スタンバイモード中の二次電池のエネルギー消費量は非常に低く、その一方で、ユーザの要求に応じて、例えば１秒の短時間の内に家庭用電気器具の通常の稼動を開始することができる。したがって、家庭用電気器具が数週間又は数カ月の期間でも（通常の）スタンバイモードで稼働される場合、電池容量は有意に変化し得ない。

省エネルギースタンバイモードは、本提案の好ましい実施形態に従って、マイクロコントローラのスイッチを完全にオフにすることを含む。マイクロコントローラのスイッチをオフにする（スイッチを完全にオフにすることを意味する）とは、家庭用電化製品（household electrical）が、二次電池を充電するだけで、即ち、例えば主電源アダプタを家庭用電気器具に取り付けることによって、家庭用電気器具を主電源に接続するだけで、スイッチをオンにし得ることを意味する。家庭用電気器具のスイッチをオンにするためにユーザスイッチを単に作動させることは、何の効果も有さない。これはまた、省エネルギースタンバイモードを誤って停止させることに対する保護でもある。

電気器具のこの状態（即ち省エネルギースタンバイモード）では、二次電池から電気エネルギーは全く引き出されない。したがって、二次電池の自己放電だけが起こり、実容量は最良に保たれる。

好ましい実施形態によれば、家庭用電気器具の貯蔵の状況は、器具のスイッチをオフ及びオンにすることを監視すること、並びに／又は器具の二次電池の充電を監視することによって認識することができ、貯蔵の状況は、最後のスイッチをオフ及びオンにすること並びに／又は最後の充電が、現時点までの定められた（所定という意味）非使用期間に起きなかったときに、推定される。適切な非使用期間は、例えば１、２、３日間、若しくはそれ以上、又は１～約６若しくは８週間であり得る。この非使用期間は、電気器具の典型的な使用及び／又は充電回数に適応することができ、製造中の家庭用器具の制御手段に教え込むことができる。現時点までの非使用期間は、家庭用電気器具の使用及び／又は充電が停止したときに、既知の計算頻度を用いたカウンタを始動させるだけで判定することができる。カウンタの等価時間が非使用期間と等しい場合、貯蔵の状況が認識され得る。家庭用電気器具の使用又は充電毎にカウンタはリセットされる。

家庭用電気器具の貯蔵の状況を認識するための別の可能性は、制御手段によって実行される命令による貯蔵モードの開始であり得る。この場合、例えば非使用期間の間、この命令の前に電気器具が使用されたかどうかに関係なく、家庭用電気器具の貯蔵を開始するよう制御手段に命令が与えられる。こうした貯蔵モードの命令は、家庭用電気器具を製造した後、かつユーザに輸送する前に、適切なユーザインターフェースを介して開始され得る。この場合、プロセッサは提案される方法を開始し、その間、製品を市場に配給するために既に準備及び梱包されていてもよい。

好ましい実施形態によると、所望の貯蔵容量を容量範囲として定めることが可能である。その背景は、特定の容量範囲が、二次電池の健康状態に一切の不利益をもたらすことなく、長期の非使用期間二次電池を貯蔵するのによく適しているということである。適切な範囲を定めることによって、二次電池が既に適切な状態にある可能性が高まり、その結果、貯蔵は、一切の放電（又は充電）プロセスなしに準備することができる。また、容量の上限及び下限閾値は、プロセッサによって測定される対応する電圧の上限及び下限閾値として定めてもよい。

電流容量を判定する電圧測定の場合、器具の制御手段、具体的にはマイクロコントローラは、電池の電圧をデジタル値に変換するアナログ・デジタル変換器の入力装置を装備してもよい。しかしながら、本発明はこの実施形態に限定されない。当業者は、その常識に沿って電池電圧を測定する適切な回路を選択するであろう。更に、電流容量は、例えば家庭用電気器具の二次電池の充電後などの特定の状況下で推定することができる。

エネルギー消費負荷を起動する１つの可能性は、制御手段がより高いエネルギー消費量を有する稼働形態への制御手段の起動を含む。この解決方法の利点は、二次電池を適切な充電状態に達するまで放電するために、他の電気回路を提供する必要がないことである。これは、例えばマイクロコントローラの（通常の）スタンバイモードと比較して、通常の稼働形態となり得る。しかしながら、本提案によれば、この稼働形態は、制御手段のプロセッサのコンピュータ式形態であってもよく、これは、任意のプロセッサ操作を実施して、制御手段（例えばマイクロコントローラ）のより高いエネルギー消費をもたらす。これらの任意のプロセッサ操作は、例えば単純な計数操作などの、家庭用電気器具の制御のためには用いられない操作となり得る。所望の容量状態に達した場合は、これらの任意のプロセッサ操作の結果は無視される。

提案される方法の別の実施形態によれば、エネルギー消費負荷の起動は、更に、回路中の電流を消費する（二次）負荷のスイッチをオンすることが含まれるものとなり得る。二次負荷は、この目的のためだけに家庭用電気器具の電気回路に組み込まれた抵抗器となり得る。抵抗器は、制御手段によって切替可能な抵抗回路に含まれ得る。もう１つの可能性は、家庭用電気器具の制御ＬＥＤ、又は更には主負荷の起動であり、主負荷とは具体的には電動機などである。しかしながら、主負荷の起動は、電気器具が、例えば製品パッケージに既に挿入されている場合に問題ある状態をもたらし得るために、好ましい実施形態ではない。もう１つの可能性は、例えばモータシャフトを回転させずに、アイドルモードでの主負荷の起動である。この場合、例えば電動機の振動による問題ある状態は回避することができる。

本発明によれば、エネルギー消費負荷を起動することによって所望の貯蔵容量に到達することは、現在の測定電圧値と、負荷の起動中に二次電池の電圧（使用中電圧）に適合する閾値電圧と、を比較することによって判定され得る。二次電池の電圧は負荷のスイッチをオフ及びオンすることによって変化するため、これは有用である。この場合、電圧閾値は、電池放電のために電気負荷のスイッチがオンとなる状態のために選択される。

本発明の別の態様によれば、二次電池の電流容量が所望の貯蔵容量よりも低く、ユーザ電気器具が充電器に接続されている場合、二次電池の充電は、二次電池の所望の貯蔵容量が達成されるまで起動され得る。この利点は、電池が最適な容量範囲内でないときに、二次電池のより長い貯蔵が防止されることである。充電器への接続は、主電源若しくは充電クレードル（又はほぼあらゆる充電器）への接続であってもよい。二次電池の所望の貯蔵容量が達成された後、充電は停止され、家庭用電気器具の省エネルギースタンバイモードが起動される。所望の貯蔵容量は、充電中の現在の測定電圧値が所定の電圧閾値に達する場合に推定される。

本発明の好ましい実施形態によれば、家庭用電気器具の二次電池が充電されると、家庭用電気器具の省エネルギースタンバイモードは停止され得る。

本発明は、更に、電池駆動式家庭用電気器具、具体的にはかみそり、除毛具などの除毛装置、又は歯ブラシ、口腔洗浄器などの歯面処理装置に関する。家庭用電気器具は、二次電池、家庭用電気器具（電動機など）の使用中に起動される電気負荷（主負荷）、及び家庭用電気器具の稼動を制御するように適合され、かつ二次電池の容量を監視するように適合された制御手段を有する。この目的のために、制御手段は、二次電池の電圧を測定するように適合され得る。これは更に、家庭用ユーザ電気器具の主負荷のスイッチをオフ及びオンするように適合される。制御手段は、前述した方法又はその一部を実施するように更に適合される。制御手段は、例えばプロセッサ、マイクロコントローラ、又は充電集積回路などの任意の他の制御装置であり得る。

更に、制御手段は、二次電池の充電を制御するようにも適合され得る。こうした電池駆動式家庭用電気器具の利点は、この器具が、その二次電池の適切な充電状態を有する省エネルギースタンバイモードを起動することによって、家庭用電気器具が使用されていないより長い貯蔵中における二次電池の劣化を回避することである。

二次電池を放電するために制御手段としてプロセッサを起動する場合、適切なプロセッサ操作をプロセッサ手段に組み込み得るということは、それが制御手段のその他の制御機構に影響を与えないことが好ましいことを意味する。

別の実施形態では、電池駆動式家庭用電気器具は、制御手段によって切替可能な二次負荷を含む。この二次負荷は、制御手段によってスイッチがオンにされた場合、電力を消費して二次電池を放電する抵抗回路であり得る。抵抗回路の代わりに、家庭用電気器具の状態ＬＥＤ、家庭用電気器具の主負荷（好ましくはアイドルモードである）などの任意の他の電気負荷が使用され得る。

制御手段によって、又は制御手段（例えばプロセッサ）自体、及び／若しくはアイドル形態中の主負荷のコンピュータ式操作によって切替可能な二次負荷の主な利点は、消費されるエネルギー量がわずかであり、また、家庭用電気器具の二次電池の速やかな放電が実施されることである。エネルギー消費が少ないため、二次電池の放電を行うときに製品が製品パッケージ内にパッケージングされ得ることさえも可能である。製品が製品パッケージ内に梱包されている、又は棚内に貯蔵されている場合、電池の放電は、煩わしい騒音又は振動を全く起こさない。更に、消費されるエネルギー量が少ないため、わずかな放熱しか起こらない。

したがって、提案される方法は、器具が長期間貯蔵されているときに、家庭用電気器具の二次電池を速やかに放電するのに適している。これは、電池が自動的に（かつ家庭用電気器具自体によって）二次電池の所望の貯蔵容量に到達して、二次電池の寿命を向上し得るという利点を有する。

更に、充電プロセス中に二次電池を完全に充電することが可能である。使用されていない貯蔵の状況のために、家庭用電気器具が充電後に使用されない場合は、急速な経年劣化を避けるために、二次電池は制御されて放電される。貯蔵の状況とは反対に、電池が充電後に用いられる場合、二次電池の最大容量が利用可能である。

本発明の更なる特徴、利点、及び可能性を、本発明の好ましい実施形態及び図面に関連して以下で説明する。説明され、かつ／又は図面に示される全ての特徴は、特許請求の範囲及び／又はそれらの後方参照における特徴分類に関わりなく、本発明の対象である。

提案される方法を実施するように適合された好ましい実施形態による電気式ユーザ器具の適切な電気回路を概略的に示す図である。 本発明の好ましい実施形態による、提案される方法を実施するためのフローチャートを示す図である。 本発明の一実施形態に従い電池を充電した後に、提案される方法を適用したときの、時間Ｔに対する電流容量Ｃ（充電状態）をプロットしたグラフを示す図である。 本発明の別の好ましい実施形態による電気式ユーザ器具の適切な電気回路を概略的に示す図である。 提案される方法の好ましい実施形態に従って、制御装置のマイクロコントローラを稼働させるための対応する供給電圧及び電流のダイアグラムを概略的に示す図である。

図１では、家庭用電気器具の電気回路１を例として示す。家庭用電気器具は電池駆動式である。したがって、電気回路１は、使用中の家庭用電気器具に必要なエネルギーを提供するための二次電池２（単一セル二次電池、又は複数の単一セルが直列に接続されたマルチセル二次電池である）を含む。二次電池２は、例えば適切なマイクロコントローラである制御手段３の制御下で充電され得る。また、制御手段３は二次電池２からエネルギーを供給される。更に、制御手段３は、現在の電池容量（即ち、電池２の充電状態）を示す二次電池２の電圧を測定するためにアナログ・デジタル変換器４（ＡＤＣ）を装備する入力装置を有する。

電気回路１は、更に、制御手段３によって切替可能な第１のスイッチ５を備える。第１のスイッチ５は、家庭用電気器具の主負荷６のスイッチをオンオフし、主負荷６は、具体的には電動機などである。本発明に従った好ましい家庭用電気器具は、かみそり、除毛具などの除毛装置、又は歯ブラシ、口腔洗浄器などの歯面処理装置である。

任意で、電気回路１は、第２のスイッチ８によってオン及びオフに切替可能な二次負荷７を備える。第２のスイッチ８も、制御手段３によって作動され得る。この二次負荷７は、例えば、高い散逸熱を生成することなく二次電池を所望の容量値まで放電するのに適切な抵抗器である。

この目的のために、制御手段３は、図２に関連して説明される以下の方法工程を実施するように適合される。

本発明の好ましい実施形態によれば、好ましい実施例による提案される方法のプロセスフロー１００は、第１の方法工程１０１中に、家庭用電気器具が使用されていない、家庭用電気器具の貯蔵の状況を認識することを含む。これは、家庭用電気器具の主負荷６のスイッチのオフ及びオンを監視すること、及び／又は二次電池２の充電を監視することに基づき得る。現時点より前の定められた非使用期間内に使用又は充電が起きなかった場合、家庭用電気器具が使用されていないと推定される。あるいは、図１に示されていない適切な入力装置によって、家庭用器具の貯蔵を今準備すべきであることを示す入力命令が制御手段３に与えられ得る。

次の工程１０２では、制御手段３のアナログ・デジタル変換器４を用いて、電気負荷６のスイッチがオフであるときの状態で電池電圧を測定することによって、二次電池２の電流容量が判定される。判定された電流容量が、二次電池２に損傷を受けずに家庭用器具の貯蔵を開始するには低過ぎる場合、プロセスは停止され得るか、又は家庭用電気器具の電気回路１が充電器に接続されている場合は充電が実施され得る。充電プロセスは、下記でより詳細に説明される放電と同様の方法で制御手段３によって制御され得る。

あるいは、二次電池の判定された電流容量が、家庭用電気器具の貯蔵手続を開始するほど十分高い場合、工程１０３で、二次電池２の電流容量が家庭用電気器具の（所定の）所望の貯蔵容量と比較される。これは、現在測定される電池電圧と、所望の貯蔵容量に対応する所望の電池電圧と、を比較することによって実施され得る。

二次電池２の電流容量が所望の貯蔵容量よりも高い場合、続く工程１０４で、電流貯蔵容量が所望の貯蔵容量と等しくなるまで家庭用電気器具のエネルギー消費負荷を起動させる。このエネルギー消費負荷は、制御手段３の稼働プロセス、及び、任意で、二次負荷７の回路を閉鎖するためにスイッチ８のスイッチをオンにすることによる二次負荷７の起動であり得る。この二次電池２の放電プロセス中、二次電池の所望の貯蔵容量を示す所望の電圧レベルが達成されるまで、二次電池の電圧が監視される。これは、フィードバック制御の形態で実現され得る。

所望の貯蔵容量に達した後、工程１０５で、家庭用電気器具が次回使用されるまで家庭用電気器具の省エネルギースタンバイモードが起動される。

図３は、提案される方法が充電後に適用されたときの、時間Ｔにわたる二次電池２の電流容量Ｃの挙動を示す。期間Ｐ１の間、家庭用電気器具の二次電池は、最大容量（１００％）又は所望の容量（例えば８０％）が達成されるまで充電される。充電後、家庭用電気器具が使用されていない期間Ｐ２が続くが、ここでは充電状態Ｃ（電流容量）は、基本的には充電されない状態を維持する。例えば１日（又は任意の他の指定される期間）の非使用期間Ｐ２の後、家庭用電気器具の貯蔵の状況が認識され、家庭用電気器具のエネルギー消費負荷が起動される。このエネルギー消費負荷の起動により、決定された期間、二次電池２が制御放電される期間Ｐ３が開始される。決定された期間（期間Ｐ３の終了まで）は、既知の又は測定されたエネルギー消費量に基づき、電流容量が所望の貯蔵容量、例えば二次電池の最大又は所望の容量の６０％～８０％と一致するように選択される。続いて期間Ｐ４を開始し、ここで省エネルギースタンバイモードが起動される。期間Ｐ４は、次回家庭用電気器具のスイッチがオンにされ、かつ／又は家庭用電気器具が充電されるまで切望する（longs）。したがって、この期間Ｐ４は、家庭用電気器具の貯蔵時間と一致する。

図４では、図２に関連して類似した実施形態による家庭用電気器具の電気回路１０が示される。既に概ね説明した通り、電気回路１０は、二次電池１１、及び二次電池１１の充電を実施し、二次電池（１１）の電池容量を制御するための提案される方法を適用するように適合された制御手段１２を備える。

家庭用電気器具は、制御手段１２によって、電動機の形態の家庭用電気器具の主負荷１４を起動させるように切替可能な第１のスイッチ１３を、電気回路１０中に備える。更に、貯蔵の状況を認識した際に二次電池１１を制御放電するための二次負荷１５として、抵抗の形態で提供される。二次負荷１５は、制御手段１２によって第２のスイッチ１６を介して切り替えることができる。

回路は、例えば充電及び／又は低容量などの二次電池１１の状態を示すために、発光ダイオードＬＥＤ １７を更に備える。ＬＥＤ １７は、制御手段１２によって、第３のスイッチ１８を介してスイッチをオン及びオフにされ得る。

更に、制御手段１２は、電気回路がコネクタ２０を介して、例えば充電クレードル又はドックなどの充電器に接続されたときに、第４のスイッチ１９を切り替えて充電を開始及び停止することができる。

第２の実施形態の全てのスイッチ１３、１６、１８は、対応する負荷、即ち主負荷１４、二次負荷１５、及びＬＥＤ １７と直列に接続されたトランジスタである。また、図１に示す、本発明の第１の実施形態のスイッチ５、８も、対応する主負荷６及び二次負荷７と直列に接続されたトランジスタであり得る。

提案される家庭用電気器具、及び二次電池２、１１の電池容量を制御するための方法を用いると、特に家庭用電気器具の貯蔵が意図される場合、電池２、１１の寿命は向上され得る。更に、二次電池２、１１の貯蔵電池容量を制御することによって、途中で（on its any）一切の更なる外部制御なしに、家庭用電気器具の制御手段３、１２の制御により所望の貯蔵容量の調節が実施されるために製造プロセスが改善される。

更に、家庭用電気器具の貯蔵状況が認識され得、また、二次電池２、１１の電流容量が所望の貯蔵容量まで低減され得るため、一切の外部制御なしに通常の使用中の電池２、１１の寿命が高まる。電気回路１、１０の二次電池２、１１の電池容量を制御するための方法の完全な制御は、例えば適切なプロセッサなどの制御手段３、１２によって実施され得る。

記載される全ての実施形態では、制御手段３、１２は、本提案によると、マイクロコントローラであるか、又はマイクロコントローラを含む。図５に関連して、提案される方法の下記の実施形態で説明される通り、このマイクロコントローラは、唯一のエネルギー消費負荷として用いられ得る。

図５の上のダイアグラムは、開回路電圧Ｕ_ＯＣＶを有する完全充電された電池で開始して６週間続く、家庭用電気器具が使用されていない時間Ｔにわたる二次電池２の電圧を概略的に示す。時間Ｔにおけるこの定められた非使用期間が終了した後（即ち、貯蔵の状況の認識）、二次電池に貯蔵される容量を低減させるためにエネルギー消費負荷が起動される。容量を低減させた結果、供給電圧は低下を開始して、二次電池の所望の貯蔵容量に対応する閾値電圧Ｕ_ＴＨ（図５の上のダイアグラムの水平の破線で示される）が達成されるまで低下する。

図５の下のダイアグラムは、図５の上のダイアグラムで示されるものと同じ期間中にマイクロコントローラに供給される電流を示す。図５に示す時間線の開始点で、家庭用電気器具は、例えば電池及び供給電圧Ｕ_ＯＣＶを有する完全充電された二次電池２を有する。家庭用電気器具は使用されておらず、したがって、通常のスタンバイモードにある。提案に従って、マイクロコントローラは休眠形態２０１で稼働され、休眠形態は、家庭用電気器具の通常のスタンバイ中に稼働形態の稼働パルス２０２によって中断される。休眠形態２０１の間、マイクロコントローラの電流消費量は稼働形態と比較して低い。休眠形態中の低消費量とは、例えば、好ましくは約Ｉ_ＳＬ＝１００μＡの電流を意味する。一方で稼働形態の間、マイクロコントローラの電流消費量は、例えば約Ｉ_ＯＰ＝４００ｍＡである。これは、家庭用電気器具のスタンバイモードの稼働パルス２０２にも当てはまる。稼働パルス２０２の長さは、最大でおよそ２０～３０μｓであり得る。２つの連続する稼働パルス２０２間の動作周期Δｔは、およそ１ｓであり得る。

マイクロコントローラの稼働パルスは、家庭用電気器具のスイッチのオン、電池状態の点検、非使用期間の判定、及び／又は家庭用電気器具のスタンバイモード中であっても実施されるべきその他の機能のための試験に用いることができる。

提案は、例示的な具現化として前述した消費量値に限定されない。本提案に従って、図５に関連して説明された本提案の基本概念から逸脱することなしに、電圧Ｕ、電流Ｉ、及び時間ｔのためのその他の特定の値を選ぶこともできる。

およそ１日若しくは２日以上、又は１週間若しくは２周間以上の定められた非使用期間の終了後、本提案に従い、エネルギーを消費して、二次電池の容量を低下させるために、閾値電圧Ｕ_ＴＨ（例えば二次電池上で測定される）に達するまで、マイクロコントローラは恒久的に稼働される２０３。マイクロコントローラの稼動中、マイクロコントローラは、著しくより低い休眠電流Ｉ_ＳＬと比較して高い稼働電流Ｉ_ＯＰを恒久的に消費する。休眠電流Ｉ_ＳＬ、及び稼働電流Ｉ_ＯＰを消費する短い稼働パルスを用いると、二次電池２の容量は、定められた非使用期間内に著しく減少することはない。稼働電流Ｉ_ＯＰを用いた恒久的な電流消費は、その他の（例えば二次）負荷が並行して作動されている場合であっても、二次電池２の容量のより急速な減少をもたらす。

本提案に従って、マイクロコントローラは、その稼働中に、起動されたエネルギー消費負荷として、二次電池２の電圧を調査し、閾値電圧Ｕ_ＴＨに達すると、マイクロコントローラを完全にスイッチのオフ２０４する。そのため、この家庭用電気器具の省エネルギースタンバイモードの間、休眠電流Ｉ_ＳＬさえ消費されない。したがって、二次電池２の自己放電に加えて、省エネルギースタンバイモードの間、二次電池２の容量は保たれる。

本提案に従って、家庭用電気器具（及びマイクロコントローラの稼働）のスイッチをオンにすることは、ここでも二次電池２を充電することによってのみ可能である。スイッチを作動させても、マイクロコントローラ及び家庭用電気器具は起動されない。そのため、省エネルギースタンバイモードが誤って停止されることはない。

本明細書に開示した寸法及び値は、記載された正確な数値に厳密に限定されるものと理解されるべきではない。むしろ、特に指示がない限り、そのような各寸法は、記載された値及びその値の周辺の機能的に同等の範囲の両方を意味するものとする。例えば「４０ｍｍ」として開示される寸法は、「約４０ｍｍ」を意味するものとする。

Claims (11)

1. 電池駆動式家庭用電気器具の二次電池（２、１１）の電池容量を制御するための方法であって、前記電池駆動式家庭用電気器具が、電気負荷（６、１４）と、前記電池駆動式家庭用電気器具の稼動を制御し、前記二次電池（２、１１）の前記電池容量を監視するように構成された制御手段（３、１２）と、を有し、
   前記制御手段によって実施される前記方法は、
   前記電池駆動式家庭用電気器具が使用されていない非使用期間としてのスタンバイモードにおいて、前記電池駆動式家庭用電気器具の電池容量を含む前記二次電池の充電状態を認識する工程であって、前記スタンバイモードは、前記非使用期間中であっても、前記電池駆動式家庭用電気器具のエネルギー消費負荷（３、７、１５、１７）が電気エネルギーを消費している、該工程と、
   前記二次電池（２、１１）の電圧を測定する工程と、
   前記二次電池（２、１１）の前記電圧と前記二次電池の電圧に対応する閾値電圧とを比較する工程と、
   前記二次電池（２、１１）の前記電圧が前記閾値電圧よりも高い場合、前記電圧が前記閾値電圧と等しくなるまで前記電池駆動式家庭用電気器具中で前記エネルギー消費負荷（３、７、１５、１７）を起動させ、および、前記電圧が前記閾値電圧よりも低い場合、前記電圧を所定の範囲内に調整する工程と、
   省エネルギースタンバイモードに基づいて前記電池駆動式家庭用電気器具を次回使用するまで前記電池駆動式家庭用電気器具のエネルギー消費量を調整する工程であって、前記省エネルギースタンバイモードは、前記二次電池（２、１１）から電気エネルギーが全く引き出されないように、エネルギー消費負荷を停止する、該工程と、
   を含み、
   前記二次電池の電池容量は、所望の充電のために適切な容量範囲として定められ、
   前記制御手段は、現在の前記二次電池の電池容量が前記定められた適切な容量範囲内に調整されるように、前記スタンバイモード、前記エネルギー消費負荷の起動、および前記省エネルギースタンバイモードに基づいてエネルギー消費量を調整することによって、前記電池容量を所望の電池容量に調整するための制御を行うことを特徴とする方法。
2. 前記制御手段（３、１２）は、前記エネルギー消費負荷としてのマイクロコントローラを備え、前記スタンバイモードの間、前記マイクロコントローラは稼働形態中の電流消費量と比較して低消費量の休眠形態で稼働され、前記休眠形態は、前記マイクロコントローラを起動するための稼働電流の稼働パルスによって中断されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記省エネルギースタンバイモードは、前記マイクロコントローラを起動するスイッチをオフにすることを特徴とする、請求項２に記載の方法。
4. 前記電池駆動式家庭用電気器具の前記電池容量を含む前記充電状態は、前記電池駆動式家庭用電気器具の前記電気負荷又は前記エネルギー消費負荷を起動するスイッチをオフ及びオンにすることを監視すること、および／又は前記電池駆動式家庭用電気器具の前記二次電池（２、１１）の充電を監視することによって認識され、前記充電状態は、前記スイッチのオフ及びオンを最後にすること、および／又は最後の充電が、現時点までの定められた非使用期間に起きなかったときに、推定されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の方法。
5. 前記電池駆動式家庭用電気器具の前記電池容量を含む前記充電状態は、前記制御手段（３、１２）によって実行される命令による前記二次電池の充電の開始によって認識されることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の方法。
6. 前記稼働電流によってエネルギーを消費して前記二次電池の前記電圧を低下させるために、前記マイクロコントローラは、前記スタンバイモードよりも高いエネルギー消費量を有する前記稼働電流を消費することを特徴とする請求項２に記載の方法。
7. 前記エネルギー消費負荷の起動は、追加の電流消費負荷（７、１５、１７）のスイッチをオンにすることを含むことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載の方法。
8. 前記二次電池（２、１１）の前記電池容量が前記所望の電池容量よりも低く、前記電池駆動式家庭用電気器具が充電器に接続されている場合、前記二次電池（２、１１）の充電は、前記二次電池（２、１１）の前記所望の電池容量が達成されるまで実施されることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１つに記載の方法。
9. 前記電池駆動式家庭用電気器具の前記二次電池（２、１１）が充電されると、前記電池駆動式家庭用電気器具の前記省エネルギースタンバイモードが停止され、これによって前記電池駆動式家庭用電気器具の前記電気負荷および前記エネルギー消費負荷を起動するスイッチをオンにすることが可能となることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１つに記載の方法。
10. 電池駆動式家庭用電気器具であって、二次電池（２、１１）と、電気負荷（６、１４）と、前記電池駆動式家庭用電気器具の稼動を制御し、前記二次電池（２、１１）の電池容量を監視するように構成された制御手段（３、１２）と、前記制御手段（３、１２）に接続されたエネルギー消費負荷（７、１５、１７）とを、有し、
    前記制御手段（３、１２）は、前記電池駆動式家庭用電気器具の前記電気負荷（６、１４）、前記エネルギー消費負荷（７、１５、１７）、および、前記二次電池（２、１１）の電圧を制御するように構成され、
    前記制御手段（３、１２）は、請求項１ないし９のうちのいずれか１つに記載の方法を実施するように更に構成されたことを特徴とする電池駆動式家庭用電気器具。
11. 前記二次電池（２、１１）は、単一セル二次電池、又は複数の単一セルが直列に接続されたマルチセル二次電池であることを特徴とする請求項１０に記載の電池駆動式家庭用電気器具。

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