TW201919531A - 由蓄電池供電的家用電器以及操作家用電器之方法 - Google Patents

Abstract

本發明係有關於一種蓄電池供電的家用電器以及一種為該家用電器供電之方法。該家用電器具有至少兩個電氣系統，其中，第一電氣系統為電驅動馬達(1)之第一繞組(2、3)。可藉由控制裝置(7)如此地接通開關裝置(6)之開關(8、9、10)，使得用一與每個電氣系統對應之蓄電池(4、5)為每個電氣系統供電，或者用一共用的蓄電池(4、5)為數個電氣系統供電。

Description

由蓄電池供電的家用電器以及操作家用電器之方法

本發明係有關於一種形式為蓄電池供電的設備、特別是家用電器之裝置，例如清潔設備、如吸塵器之裝置，該裝置具有至少兩個電氣系統，其中，第一電氣系統為電驅動馬達之第一繞組，且其中，該等電氣系統可藉由電子控制裝置以功率傳輸之方式與第一及第二蓄電池電連接。

此外，本發明係有關於一種操作此種設備之方法。

DE 10 2012 112 403 A1描述一種具有蓄電池之地板或窗戶清潔設備。

DE 10 2015 100 339 A1描述一種由蓄電池驅動之吸塵器附加件。

由先前技術已知大量不同的家用設備，可以不設置透過連接電網之永久性電源的方式對此等設備供電。將蓄電池用作電源。為使得此類蓄電池供電的設備具有較長的工作時間，需要採用電容量相應較大之蓄電池。若此蓄電池之電容量超過一定的極限值，例如100Wh，則需要將此蓄電池送入危險品等級。此點導致產生附加成本及較高的花費。

操作此設備所需之能量在數個儲能器、例如數個蓄電 池中的劃分與電路技術問題有關。由於電池電壓不同，蓄電池之並聯電路通常實現難度較大。蓄電池之串聯電路增大總電壓並且導致如下問題：必須應用其他馬達，或者用來操作驅動馬達的某些功率級無法實現。

本發明之目的在於，提供可用來以數個蓄電池為具有兩個電氣系統之蓄電池供電的設備供電之措施以利其使用。

本發明用以達成上述目的之解決方案為請求項中所給予之發明。

本發明之設備，例如家用電器、特別是清潔設備，配設有至少兩個蓄電池。藉由該控制裝置，可用一單獨與每個電氣系統電氣對應之蓄電池為每個電氣系統供電，或者可用一共用的蓄電池為數個電氣系統供電。為此，可設有開關裝置，其具有可用來以適宜的方式將蓄電池之極點與電氣系統之極點連接在一起之開關。該控制裝置較佳適於識別該第一及該第二蓄電池之功能參數。功能參數特別是為說明如下內容之值：數個蓄電池中之一者是否存在、該等蓄電池之極點電壓特別是空載電壓的位準、該蓄電池之目前溫度及/或該蓄電池之剩餘電容量。本發明之設備具有開關裝置，其用來使得數個蓄電池中的每個皆可以功率傳輸的方式與電氣系統耦合。該等電氣系統為設備積體式用電設備，可同時或分開對其進行操作。電氣系統為驅動馬達之繞組。該驅動馬達具有數個繞組，較佳具有兩個繞組，其中，各繞組可相互分開地加載電流。該控制裝置可根據所識別的功能參數如此地調整該開關元件之開關，使得僅有一蓄電池為該二電氣系統、即例如兩個繞組供電。亦 即，同一蓄電池為該二繞組供電。在該開關裝置的替代供電位置中，可如此地調整該等開關，使得每個電氣系統皆單獨地耦合至數個蓄電池中之一者上，使得分別有一蓄電池為該二電氣系統相互獨立地供電。在該二系統為電動馬達之繞組的情況下，分別由另一蓄電池為該等電動馬達供電。因此，每個蓄電池皆構成用於電流及電壓之大致獨立的電源，其中，採用電壓調整來調整用於操作電氣系統中之一者的供電電壓。可透過脈衝寬度調變來對供電電壓進行調整。每個蓄電池皆可單獨地進行電壓供給。在操作蓄電池供電的設備之方法中，控制裝置例如藉由適宜的感測器對功能參數進行測定，該等功能參數分別對應於數個蓄電池中之一者。例如在發現存在兩個蓄電池、該蓄電池之蓄電池電壓或剩餘電容量具有足夠的位準或溫度處於可用範圍內的情況下，每個電氣系統皆以與其他系統無關的方式由蓄電池供電。在電氣系統之數目大於蓄電池數目的情況下，兩個或數個電氣系統亦由一共用的蓄電池供電。而在測定出表明因其為唯一一個蓄電池或者因另一蓄電池或其他蓄電池不具可用供電狀態而僅有一蓄電池可供電之功能參數的情況下，應用該唯一一個蓄電池來為所有電氣系統供電。該控制裝置在此可能採用防護措施，使得該等電氣系統僅獲得有所減小的功率。例如在該電氣設備係指家用吸塵器的情況下(該家用吸塵器具有驅動馬達，該驅動馬達可以不同的功率級工作，例如在「經濟」模式中以有所減小的功率或在「增壓」模式中以較大功率工作)，唯有在該設備以兩個或數個蓄電池工作的情況下方使其進入增壓模式。在一種較佳技術方案中，則以至少兩個互不相同的蓄電池為至少兩個互不相同的馬達繞組供電，其中，每個蓄電池較佳對應一自有供電電壓調 整。而在僅有一蓄電池可用的情況下，電子控制裝置阻止驅動馬達以最大功率工作。該驅動馬達隨即以有所減小的功率工作。本發明之裝置具有包含至少三個開關之開關裝置，其中，該等開關為機械開關，但較佳為半導體開關。可用第一及第二開關接通電路中之第一或第二蓄電池。該開關處於蓄電池之相應的供電電路中。第三開關較佳構成橋式開關，其在第一及第二開關同時閉合，即該設備以兩個蓄電池供電的情況下被打開。該橋式開關在該設備僅以一蓄電池供電，即第一或第二開關打開的情況下被閉合。因此，三個開關構成一開關打開且兩個開關閉合之電路系統。該設備可具有其他電氣系統、即用電設備，例如具有第二電動馬達，該電動馬達在吸塵器中例如對附加件進行驅動。該第二驅動馬達亦可具有兩個相互隔開的繞組，該等繞組在以數個蓄電池供電的情況下分別由一蓄電池供電。但該第二驅動馬達亦可僅具一繞組，該繞組可選擇性地由數個蓄電池中之一者供電。為此，例如可根據功能參數以多工電路為該第二驅動馬達供應較佳由唯一一個蓄電池輸送之功率，但其中，不同的蓄電池按時間順序為第二驅動馬達供電。在採用分時多工的情況下，總是僅選擇用於附加負荷的蓄電池，該蓄電池總是輸送最高剩餘電容量或最大電壓，或者輸送最小電流。此外，另一選擇參數可為蓄電池溫度。

1‧‧‧驅動馬達

2‧‧‧第一繞組

3‧‧‧第二繞組

4‧‧‧第一蓄電池

5‧‧‧第二蓄電池

6‧‧‧開關裝置

7‧‧‧控制裝置

8‧‧‧第一開關

8'‧‧‧開關

9‧‧‧第二開關

9'‧‧‧開關

10‧‧‧橋式開關

11‧‧‧驅動馬達

12‧‧‧開關

13‧‧‧開關

14‧‧‧開關

I1‧‧‧工作電流

I2‧‧‧工作電流

下面結合所附圖式對本發明之實施例進行闡述。其中：圖1為可用兩個蓄電池4、5供電之家用電器在第一供電狀態下之電路的示意圖， 圖2為第二供電狀態下之圖1所示該設備，圖3為第二實施例之圖1中的視圖在第一供電狀態下，圖4為圖3中之視圖在第二供電狀態下，圖5為另一實施例之區塊圖。

本發明之設備係指具有電動馬達之電器，例如具有用於風扇之驅動馬達1的吸塵器。透過數個蓄電池4、5為驅動馬達1供電，其中，在實施例中僅繪示有兩個蓄電池4、5。透過應用數個較小的蓄電池，該設備與具有單獨一個電容量較大的蓄電池之設備處於不同的危險等級。因此，能夠以較小的花費儲存及運輸本發明之設備。

此外，在出現故障的情況下僅需更換數個蓄電池4、5中之一者，其中，作為較大蓄電池的替代，可更換較小的蓄電池4、5。

蓄電池4、5構成蓄電池裝置，其透過電線連接及開關裝置6之開關8、9、10與驅動馬達1之繞組2、3連接。設有控制裝置7，其可用來使得開關8、9、10自關斷狀態進入導電狀態。繞組2、3可相互獨立地加載電流，以便對驅動馬達1進行旋轉驅動。

透過工作電壓供給來實施驅動馬達1之功率消耗，其中為此，對蓄電池4、5所輸送之電壓進行脈衝寬度調變。電壓調整裝置可設在開關8、9前，即設在蓄電池4或5與開關8、9之間。但電壓調整裝置亦可直接佈置在繞組2、3前。

圖1示出僅蓄電池4被激發之供電狀態。蓄電池5不存在，或者基於過低的剩餘電容量而不具任何功能。接在蓄電池4之 供電電路中之開關8為閉合的。處於蓄電池5之供電電路中之開關9為打開的。透過閉合的橋式開關10，用蓄電池4所提供的功率為該二繞組2、3供電。

圖2示出有所不同的供電狀態，其中該二蓄電池4、5皆處於可供電狀態。供電開關8、9為閉合的。橋式開關10為打開的，從而使得每個繞組2、3皆由與其對應的蓄電池4、5供電。

第三供電狀態類似於圖1所示第一供電狀態，其中蓄電池4不具功能且蓄電池5處於可供電狀態。隨後，與圖1不同之處在於，開關8為打開的且開關9為閉合的。

在圖3及圖4所示實施例中，該家用電器、例如吸塵器具有附加的驅動馬達11，其用來如DE 10 2015100 339 A1中所描述的那樣操作附加件。

在圖3所示供電狀態中，僅蓄電池4可供電。蓄電池5不可供電或者不存在。供電開關8為閉合的。供電開關9為打開的。透過閉合橋式開關10，蓄電池4為該二繞組2、3供電。第二驅動馬達11與蓄電池4藉由閉合的開關8'連接。在此過程中，將第二驅動馬達11與供電開關8連接在一起的開關8'以及將第二驅動馬達11與供電開關9連接在一起的開關9'是否為閉合的無關緊要。

在圖4所示供電狀態中，該二蓄電池4、5皆可供電。橋式開關10在此為打開的。不同的蓄電池4、5為電動馬達1之繞組2、3供電。在開關8'閉合且開關9'打開的情況下，第一蓄電池4為第二驅動馬達11供電。而在開關8'打開且開關9'閉合的情況下，蓄電池5為第二驅動馬達11供電。

在圖4所示供電狀態下，開關8'、9'總是一者閉合一者 打開。

在圖1及圖3所示供電狀態中，僅有一蓄電池用於為該二驅動馬達1、11供電，因此，控制裝置7在此僅能以有所減小的最大功率操作驅動馬達1、11。但在圖2及圖4所示供電狀態下，控制裝置7亦可以較大的功率操作驅動馬達1、11。

圖5示意性地示出開關裝置連同開關11、12、13、14，其中，該等開關可由控制裝置7操作且特別是為半導體開關。如此地操作該等開關，使其透過脈衝寬度調變為該二繞組提供恆定的電壓位準。透過電壓調整，以與蓄電池4、5之空載電壓無關的方式確保以相同的電壓位準操作繞組2、3。

設有未繪示的感測器來測量流過繞組2、3之工作電流I1及I2。此外，設有可用來測量繞組2、3上之工作電壓的感測器。此外，設有可用來測量蓄電池4、5之溫度及蓄電池4、5之空載電壓的感測器。

在本發明之一種未示出改良方案中，該家用電器具有三個或三個以上的蓄電池。該等蓄電池可指電容量相同的蓄電池。但該等蓄電池亦可具有不同的電容量。可透過分時多工將不同的電容量均勻地分配至家用電器內之用電設備的總數。

蓄電池之數目特別是至少與驅動馬達之繞組的數目相同。

在採用分時多工的情況下，在圖4所示供電狀態中，按時間順序交換開關8'、9'之開關位置，從而按時間順序由蓄電池4以及蓄電池5為第二驅動馬達11供電。

Claims (10)

1. 一種形式為蓄電池供電的設備、特別是家用電器之裝置，例如清潔設備、如吸塵器之裝置，該裝置具有至少兩個電氣系統，其中，第一電氣系統為電驅動馬達(1)之第一繞組(2、3)，且其中，該等電氣系統可藉由電子控制裝置(7)以功率傳輸之方式與第一及第二蓄電池(4、5)之複數個蓄電池(4、5)電連接，其特徵在於：該第二電氣系統為同一電驅動馬達(1)之第二繞組，且該控制裝置(7)適於，將該二電氣系統僅與一個蓄電池(4)連接在一起，或者將每個電氣系統分別與該等蓄電池(4、5)連接在一起。
2. 一種操作蓄電池供電的設備、特別是家用電器，例如清潔設備、如吸塵器之方法，該設備具有至少兩個電氣系統，其中，第一電氣系統為電驅動馬達(1)之第一繞組(2、3)，且其中，藉由電子控制裝置(7)將該等電氣系統與複數個蓄電池(4、5)以功率傳輸之方式電連接在一起，其特徵在於：該第二電氣系統為同一電驅動馬達(1)之第二繞組，且應用該等蓄電池(4、5)，其中，由該等蓄電池(4、5)中之一者為一繞組供電，或者由該等蓄電池(4、5)為該二繞組供電。
3. 如請求項1之裝置或如請求項2之方法，其中，該第二系統為該驅動馬達(1)之第二繞組。
4. 如前述請求項中任一項之裝置或方法，其中，該第二系統為第二驅動馬達(11)，特別是附加件之驅動馬達。
5. 如前述請求項中任一項之裝置或方法，其中，該控制裝置(7)識別該等蓄電池(4、5)之功能參數，並且根據該等功能參數建立電連接。
6. 如前述請求項中任一項之裝置或方法，其中，開關裝置(6)具有電開關(8、9、10)，用來選擇性地分別將該等蓄電池(4、5)與一個電氣系統連接，或者用於將數個電氣系統與一共用的該等蓄電池(4、5)連接。
7. 如前述請求項中任一項之裝置或方法，其中，該等功能參數為對該等蓄電池(4、5)之存在、該等蓄電池(4、5)之極點電壓、該等蓄電池(4、5)之溫度及/或該等蓄電池(4、5)之剩餘電容量的說明。
8. 如前述請求項中任一項之裝置，其中，特別是透過脈衝寬度調變所獲得之用於為該電氣系統供電之供電電壓。
9. 如前述請求項中任一項之裝置，其中，該電路具有佈置在該第一蓄電池(4)之輸出電路中的第一開關(8)、佈置在該第二蓄電池(5)之輸出電路中的第二開關(9)及/或將該等蓄電池(4、5)之輸出電路連接在一起之橋式開關(10)。
10. 如前述請求項中任一項之裝置或方法，其中，由不同的該等蓄電池(4、5)在時間上依序為另一電氣系統、例如第二驅動馬達(11)供電。