CN105744873A - 电池供电的无线清洁系统 - Google Patents

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Abstract

一种清洁系统，其包括：马达，由马达驱动的叶轮，电池插座，和马达控制器。该电池插座被配置为接收电池组。电池组包括一个或多个电池和电池控制器。马达控制器被配置为从电池控制器接收第一类型的数据和第二类型的数据中的一个，并且控制马达以限定的速度运转，在接收到第一类型的数据时，该限定的速度为第一速度，并且在接收到第二类型的数据时，该限定的速度为第二速度。

Description

电池供电的无线清洁系统
相关申请
本申请要求申请日为2013年11月22日的美国临时申请号61/907,725的优先权，该美国临时专利申请的全部内容通过引用并入本申请中。
本申请涉及消费设备，例如真空吸尘器。
背景技术
清洁系统包括被设计成满足不同吸尘需求的各种各样的产品。例如，清洁系统包括棒式真空吸尘器、轻型直立式真空吸尘器、手持式真空吸尘器、地毯吸尘器、罐式吸尘器等。
发明内容
在一个实施例中，本发明提供了一种清洁系统，其包括马达，由马达驱动的叶轮，电池插座，和马达控制器。该电池插座被配置为接收电池组。该电池组包括一个或多个电池和电池控制器。该马达控制器配置为从该电池控制器接收第一类型的数据和第二类型的数据中的一个，并且控制马达以限定的速度运转，在接收到第一类型的数据时，该限定的速度为第一速度，并且在接收到第二类型的数据时，该限定的速度为第二速度。
在另一实施例中，本发明提供了一种操作清洁系统的方法。该方法包括，接收包括第一电池控制器的第一电池组；从该第一电池控制器接收第一类型的数据；基于该第一类型的数据输出第一控制信号；基于第一控制信号操作马达以第一速度运转；接收包括第二电池控制器的第二电池组；从第二电池控制器接收第二类型的数据；基于该第二类型的数据输出第二控制信号；并且基于第二控制信号操作马达以第二速度运转。
通过考虑以下的详细描述及附图，本发明的其他方面将变得显而易见。
附图说明
图1是一个清洁系统的透视图。
图2是示出图1的清洁系统的电气及电子元件的框图。
图3是示出图1清洁系统的一个操作的流程图。
图4是示出图1清洁系统的一个操作的流程图。
具体实施方式
在详细描述本发明的实施例之前，应当理解，本发明并不将其应用限制于在以下描述中所述或在附图中所示的具体结构及部件的布置。本发明能够具有其他的实施例，并且能够通过多种不同的方式实施或实践。
一种清洁系统，包括马达，电池插座，和控制器(例如马达控制器)。该清洁系统接收第一电池组或第二电池组。控制器与第一电池组或第二电池组电气地和/或通信地连接。控制器接收来自第一电池组或第二电池组的数据，并且基于接收到的数据操作马达。在一个实施例中，控制器接收来自第一电池组的第一组数据和来自第二电池组的第二组数据。如果接收到第一组数据，那么控制器将控制马达以第一速度运转，如果接收到第二组数据，那么控制器将控制马达以第二速度运转。
图1示出了一个清洁系统100。尽管所示的是棒式真空吸尘器，但该清洁系统100可以是其他类型的清洁系统(例如，轻型直立式真空吸尘器、手持式真空吸尘器、地毯吸尘器、罐式吸尘器、袋型吸尘器、直立式吸尘器等)。清洁系统100包括手柄部分105和机身部分110。在一些结构中，手柄部分105和机身部分110通过脊柱115连接。
手柄部分105包括第一部分120和第二部分125。第一部分120可以相对于第二部分125倾斜，并且具有握把部分130。握把部分130用于让使用者抓紧和控制清洁系统100。
在一些结构中，例如在所示的结构中，一个或多个使用者控制开关135被设置在靠近脊柱115的机身部分110上。然而，在其他结构中，该一个或多个使用者控制开关135可被设置在握把部分130上。在另外的一些结构中，该一个或多个使用者控制开关135可被设置在脊柱115上或设置在机身部分110的其他区域上。该一个或多个使用者控制开关135向使用者提供对清洁系统100的操作控制。在一些结构中，该一个或多个使用者控制开关135是双位开关(例如，具有打开位置和关闭位置)。
在一些结构中，第二部分125包括一个或多个指示器，该一个或多个指示器用于向使用者提供有关于清洁系统100工作模式的指示。在一些结构中，该一个或多个指示器是发光二极管(LEDs)。
握把部分105可以与机身部分110可拆卸地连接。例如，握把部分105可从机身部分110分离，以提供通过作为棍子的握把部分105的一部分的抽力或负压。或者，握把部分105可拆卸以用于储存或运输。在一些结构中，握把部分105仅通过摩擦力连接和固定到机身部分110上。在其他结构中，握把部分105通过螺丝或其他适当的紧固设备连接和固定到机身部分110上。握把部分105进一步包括设置在握把部分105和机身部分110的接口处的多个电连接器。这些电连接器将握把部分105和机身部分110电连接，以使与清洁系统100的操作有关的电气信号能够从握把部分105被传递到机身部分110，从而控制例如马达/风扇组件和/或刷辊组件。
机身部分110包括电池插座140、马达/风扇组件145和垃圾箱150。在一些结构中，机身部分110可以进一步包括旋风分离器。可替代地，机身部分110可以进一步包括用于收集灰尘的垃圾袋。电池插座140可以接收电池组155。电池插座140包括用于将电池组155和清洁系统100电连接的多个电连接器。
马达/风扇组件145包括抽吸马达160(图2)和旋转器(例如叶轮或风扇)，旋转器与抽吸马达160相连。在一些结构中，抽吸马达是可以多种速度(例如，高速和低速)运转的无刷直流电机(BLDC)。在其他结构中，抽吸马达160可以是其他类型的马达，其包括但不限于单一速度马达，可变速马达、有刷直流马达、步进马达、同步马达，或其他直流或交流马达。
垃圾箱150位于马达/风扇组件145下方，并且与清洁系统100可拆卸地连接(例如，与脊柱115、机身部分110、马达/风扇组件145等可拆卸地连接)。在一些结构中，垃圾箱150和马达/风扇组件145可拆卸地连接在一起，并且当连接在一起时，它们形成单个单元。在这种结构中，该单个单元可以与脊柱115和/或机身部分110可拆卸地连接。在所示的结构中，垃圾箱150是无袋的并且包括闭锁机构，该闭锁机构将垃圾箱150固定在清洁系统100中。垃圾箱150进一步包括用于接收垃圾的进口。在其他结构中，该垃圾箱包括用于收集垃圾的垃圾袋。
机身部分110的下端包括将机身部分110连接到底座部分165的接口。该底座部分165包括用于连接到机身部分110的相应接口。握把部分105和机身部分110可绕与清洁表面(例如地面)平行的第一轴线枢转运动。绕该第一轴线的枢转运动使得握把部分105和机身部分110从大体垂直于底座部分165的位置移动到大体平行于地面的位置。例如，握把部分105和机身部分110能够相对于底座部分165移动介于约0.0度和约90.0度之间的角度。在其它结构中，握把部分105和机身部分110可以更大或更小的角度枢转。
握把部分105和机身部分110也可以沿第二轴线枢转。第二轴线大体与第一轴线垂直，并且大体与握把部分105和机身部分110平行。绕该第二轴线的枢转运动提供了对清洁系统100的额外控制和可操作性。在一些结构中，使用环枢关节(pivotjoint)以使得可以绕该第一轴线和该第二轴线运动。在其他结构中，使用球节(balljoint)而不是使用环枢关节。
基座部分165包括第一轮170，第二轮175，抽吸入口180，和刷辊组件185。该第一轮170和第二轮175旋转地连接在底座部分165上。抽吸入口180使得垃圾能够进入清洁系统100。在一些结构中，抽吸入口180进一步包括开口，在不需使用者抬起清洁系统100的情况下，该开口允许更大的物体进入抽吸入口180。
刷辊组件185包括刷子和刷辊马达190(图2)。在一些结构中，刷辊马达190是可以多种速度(例如，高速和低速)运转的无刷直流电机。在其他结构中，刷辊马达190可以是其他类型的马达，其包括但不限于单一速度的马达，可变速马达、有刷直流马达、步进马达、同步马达，或其他直流或交流马达。
图2是示出清洁系统100的电气和电子元件的示图。在所示的结构中，清洁系统100的电气和电子元件包含在电池组155、主机壳体200、马达/风扇组件壳体205、和刷辊组件壳体210之内的。在其他结构中，清洁系统100的电气和电子元件可以包含在更多、更少、或不同的壳体内。
电池组155包括一个或多个电池215。在一些结构中，电池215是可再充电的锂离子电池。在其他结构中，该一个或多个电池215可以是非锂离子电池的化学电池，例如但不限于镍镉电池、镍氢电池等。此外或可选地，该一个或多个电池215可以是不可再充电的电池。该一个或多个电池215可以串联连接、以并联连接或以串联和并联连接。
电池组155进一步包括电池控制器220。电池控制器220包括处理单元(例如，微处理器、微控制器、或其他适合的可编程设备)和存储单元。在一些结构中，电池控制器220部分地或完全地在半导体(例如，现场可编程门阵列[“FPGA”]半导体)芯片上实现。在一些结构中，电池控制器220感知/监测电池215的各种特性，包括但不限于电池的电压、电流、容量、电阻、温度和数量。在一些结构中，如果任何感知/监测到的电池215的特性超出了预设的范围，那么电池控制器220将阻止电池组155输出电流。
电池组155选择性地通过电池插座140连接到主机壳体200。电池组155选择性地通过使用一个或多个闭锁机构连接到电池插座140。电池组155通过多个端子与主机壳体200电连接。在所示的结构中，该多个端子包括正电池端子225a、225b、负电池端子230a、230b、和数据串行线，或通信端子235a、235b。清洁系统通过正电池端子225a、225b接收电能，并且通过负电池端子230a、230b接地。电池组155通过通信端子235a、235b输出和/或接收数据、或串行数据。
电池插座140被配置为接收第一电池组或第二电池组。此外，清洁系统100被配置为由该第一电池组或第二电池组供电。在一些结构中，第一电池组具有不同于第二电池组的特性。例如，第一电池组可以具有第一容量(例如，2A-h)，而第二电池组可以具有第二容量(例如，4A-h)。该特性可以进一步是电池的电压、电流、电阻、数量、电池识别码等中的任何一个或任意组合。当可拆卸地与电池插座140连接时，第一电池组通过通信端子235a、235b输出第一类型的数据。该第一类型的数据是标识该第一电池组的标识数据，或者是指示该第一电池组一个或多个特性的数据。此外，当可拆卸地与电池插座140连接时，第二电池组通过通信端子235a、235b输出第二类型的数据。该第二类型的数据是标识该第二电池组的标识数据，或者是指示该第二电池组一个或多个特性的数据。本文中讨论的电池组155可以是第一电池组或第二电池组。
清洁系统100的主机壳体200具有开关面板240。开关面板240选择性地控制向清洁系统100的各种电器元件(例如但不限于马达/风扇组件壳体205和刷辊组件壳体210的电气元件)输送来自电池组155的电能。在一些结构中，可通过一个或多个使用者控制开关135来操作开关面板240。在所示的结构中，该一个或多个使用者控制开关135包括主电源开关245和刷辊开关250。在这样的结构中，主电源开关245向马达/风扇组件壳体205和刷辊组件壳体210中的电气元件提供来自电池组155的电能，而刷辊开关250向刷辊组件壳体210中的电气元件提供来自电池组155的电能。在一些结构中，开关面板240可以具有更多或更少的元件。例如，开关面板240可以具有一个或多个熔断器、一个或多个正温度系数(PTO)设备等。
在一些结构中，例如在所示的结构中，主机壳体200进一步包括光源255。在这样的结构中，主电源开关245选择性地向光源255提供来自电池组155的电能。在接收到电能后，光源255被点亮。在一些结构中，光源255被设置在基座部分165上。光源255可以是发光二极管(LED)或白炽灯泡。
主机壳体200通过多个电气端子与马达/风扇组件壳体205电连接，该电气端子包括马达/风扇电源端子260a、260b，马达/风扇接地端子265a、265b、和马达/风扇通信端子270a、270b。
马达/风扇组件壳体205具有与抽吸马达160连接的速度控制模块275。速度控制模块275操作抽吸马达160以限定的速度运转。在一些结构中，该速度控制模块275是向抽吸马达160输出控制信号的控制器。该控制信号操作抽吸马达以限定的速度运转。在一个结构中，速度控制模块275输出第一控制信号以操作抽吸马达以第一速度运转，并输出第二控制信号以操作抽吸马达以第二速度运转。在一些结构中，控制信号是具有电压和占空比(例如，10％、25％、50％、75％等)的脉冲宽度调制(PWM)信号。该脉冲宽度调制信号的平均电压值被输出到抽吸马达160以操作抽吸马达160。平均电压较高的脉冲宽度调制信号驱动马达以高马达速度运转。平均电压较低的脉冲宽度调制信号驱动马达以低马达速度运转。
速度控制模块275通过马达/风扇电源端子260a、260b接收电能，并且通过马达/风扇接地端子265a、265b接地。速度控制模块275进一步通过马达/风扇通信端子270a、270b接收数据。在所示的结构中，通过马达/风扇通信端子270a、270b接收到的数据是来自电池组155的电池控制器220的。在一些结构中，速度控制模块275从电池控制器220接收数据，基于该接收到的数据来确定马达的运转速度，并且向抽吸马达160输出指示马达运转速度的控制信号。例如，该数据可以是来自第一电池组的第一类型的数据，或来自第二电池组的第二类型的数据。速度控制模块275分析该接收到的数据，并且当接收到第一类型的数据时(例如，与第一电池组连接时)操作抽吸马达160以第一速度运转，以及当接收到第二类型的数据时(例如，与第二电池组连接时)操作抽吸马达160以第二速度运转。
在其他结构中，速度控制模块275从电池控制器220接收马达运转速度，并且向抽吸马达160输出指示马达运转速度的控制信号。例如，速度控制模块275可以接收与第一运转速度相关的第一类型数据或与第二运转速度相关的第二类型数据。速度控制模块275操作马达以第一运转速度运转(例如，当与第一电池组连接时)或以第二运转速度运转(例如，当与第二电池组连接时)。
在一些结构中，马达/风扇组件壳体205通过一个或多个闭锁机构与主机壳体200选择性地连接。在其他结构中，马达/风扇组件壳体205与主机壳体200永久性地连接。
主机壳体200通过多个电气端子与刷辊组件壳体210电连接。在所示的结构中，该多个端子包括刷辊电源端子280a、280b和刷辊接地端子285a、285b。在其他结构中，可以进一步设置刷辊通信端子。
刷辊组件壳体210具有开关290和刷辊马达190。开关290通过刷辊电源端子280a、280b接收电能，并向刷辊马达190选择性地提供电能。当接收到电能时，刷辊马达190转动刷子。刷辊马达190通过刷辊接地端子285a、285b接地。
在一些结构中，当清洁系统100处于操作位置时(例如当握把部分105和机身部分110沿第一轴线向下倾斜小于90度时)，开关290被激活。在这样的结构中，当清洁系统100处于直立位置时(例如当握把部分105和机身部分110沿第一轴线向上倾斜大体90度时)，开关290被停用。
在一些结构中，通过速度控制模块275或来自速度控制模块275的控制信号操作刷辊马达190。在这样的结构中，刷辊马达190通过刷辊电源端子280a、280b从速度控制模块275接收控制信号。刷辊马达190基于该控制信号以一速度(例如，第一刷辊马达速度、第二刷辊马达速度等)运转。
图3是示出清洁系统100的一个操作300的流程图。尽管图中所示的步骤是以一定的顺序发生的，但应该理解，可以调整所公开的操作300步骤的顺序。此外，操作300可以包括额外的步骤，并且不是所有示出的步骤都是必须的。电池插座接收电池组155(步骤305)。启动清洁系统100(步骤310)。速度控制模块275接收来自电池组155的数据(步骤315)。速度控制模块275基于接收到的数据操作抽吸马达160以限定的速度运转(步骤320)。
图4是示出清洁系统100的一个特定操作400的流程图。尽管图中所示的步骤是以一定的顺序发生的，但应该理解，可以调整所公开的操作400步骤的顺序。此外，操作400可以包括额外的步骤，并且不是所有示出的步骤都是必须的。电池插座140接收第一电池组或第二电池组(步骤405)。启动清洁系统100(步骤410)。速度控制模块275接收来自电池组155的数据(步骤415)。速度控制模块275判断该数据是否第一类型的数据(步骤420)。如果接收到的数据是第一类型的数据，速度控制模块275操作抽吸马达160以第一速度运转(步骤425)。如果接收到的数据不是第一类型的数据，而是第二类型的数据，速度控制模块275操作抽吸马达以第二速度运转(步骤430)。
本发明提供了一种清洁系统，该清洁系统被配置为接收电池组，并基于从该电池组接收到的数据操作抽吸马达。本发明的各种特征和优点在以下的权利要求中限定。

Claims (20)

1.一种清洁系统，包括：
马达；
由所述马达驱动的叶轮；
电池插座，所述电池插座被配置为接收电池组，所述电池组包括一个或多个电池和电池控制器；和
马达控制器，该马达控制器被配置为
从所述电池控制器接收第一类型的数据和第二类型的数据中的一个，以及
控制所述马达以限定的速度运转，
在接收到所述第一类型的数据时，所述限定的速度为第一速度，以及
在接收到所述第二类型的数据时，所述限定的速度为第二速度。
2.如权利要求1所述的清洁系统，其特征在于：所述电池插座被配置为接收所述电池组或第二电池组中的一个。
3.如权利要求2所述的清洁系统，其特征在于：所述马达控制器从所述电池组的电池控制器接收所述第一类型的数据和从所述第二电池组的第二电池控制器接收所述第二类型的数据。
4.如权利要求3所述的清洁系统，其特征在于：所述第一类型的数据是第一电池容量，并且所述第二类型的数据是第二电池容量。
5.如权利要求1所述的清洁系统，其特征在于：所述第一类型的数据是电池组的特性。
6.如权利要求1所述的清洁系统，其特征在于：所述第一类型的数据是电池标识码。
7.如权利要求1所述的清洁系统，其特征在于：所述清洁系统进一步包括第二马达。
8.如权利要求7所述的清洁系统，其特征在于：所述第二马达基于数据以第二限定的速度运转。
9.如权利要求8所述的清洁系统，其特征在于：当所述马达控制器接收到所述第一类型的数据时，所述第二限定的速度是第一个第二马达速度，并且当所述马达控制器接收到所述第二类型的数据时，所述第二限定的速度是第二个第二马达速度。
10.如权利要求7所述的清洁系统，其特征在于：所述第二马达驱动刷辊。
11.一种用于操作清洁系统的方法，该方法包括：
接收第一电池组，所述第一电池组包括第一电池控制器；
从所述第一电池控制器接收第一类型的数据；
基于所述第一类型的数据输出第一控制信号；
基于所述第一控制信号操作马达以第一速度运转；
接收第二电池组，所述第二电池组包括第二电池控制器；
从所述第二电池控制器接收第二类型的数据；
基于所述第二类型的数据输出第二控制信号；并且
基于所述第二控制信号操作所述马达以第二速度运转。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于：所述第一类型的数据是第一电池容量，并且所述第二类型的数据是第二电池容量。
13.如权利要求11所述的方法，其特征在于：所述方法进一步包括，基于所述第一控制信号操作第二马达以所述第一速度运转；并且基于所述第二控制信号操作所述第二马达以所述第二速度运转。
14.如权利要求11所述的方法，其特征在于：所述马达驱动叶轮和刷辊中的一个。
15.如权利要求11所述的方法，其特征在于：所述第一类型的数据是第一电池组的第一特性，并且所述第二类型的数据是第二电池组的第二特性。
16.一种清洁系统，包括：
马达；
由所述马达驱动的叶轮；
电池插座，所述电池插座被配置为接收第一电池组和第二电池组；和
控制器，所述控制器被配置为
从所述第一电池组接收第一类型的数据和从所述第二电池组接收第二类型的数据，
操作所述马达以限定的速度运转，
基于所述第一类型的数据，所述限定的速度是第一速度，以及
基于所述第二类型的数据，所述限定的速度是第二速度。
17.如权利要求16所述的清洁系统，其特征在于：所述第一类型的数据是第一电池容量，并且所述第二类型的数据是第二电池容量。
18.如权利要求16所述的清洁系统，其特征在于：所述清洁系统进一步包括第二马达。
19.如权利要求18所述的清洁系统，其特征在于：所述第二马达以第二限定的速度运转，当所述马达控制器接收到第一类型的数据时，所述第二限定的速度是第一速度，并且当所述马达控制器接收到第二类型的数据时，所述第二限定的速度是第二速度。
20.如权利要求18所述的清洁系统，其特征在于：所述第二马达驱动刷辊。
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