CN107847099A - 具有双电源的真空吸尘器 - Google Patents

Abstract

一种真空吸尘器，该真空吸尘器包括真空电机和电源。该电源包括用于连接到交流电源的输入端子、被连接到真空电机的输出端子，AC至DC级和蓄电池。该AC至DC级将从交流电源汲取的交变电流转变为被供应到蓄电池和真空电机的直流电流。当从交流电源断开时该电源在第一模式操作，当被连接到交流电源时在第二模式操作。当电源在第二模式操作时，真空电机在低功率状态或高功率状态中的任一个中操作。当真空电机在低功率状态操作时，真空电机和蓄电池每个从交流电源汲取功率以致蓄电池充电。当真空电机在高功率状态操作时，该真空电机从交流电源和蓄电池两者汲取功率以致蓄电池放电。

Description

具有双电源的真空吸尘器

技术领域

本发明涉及一种具有电源的真空吸尘器，该电源将汲取自蓄电池或交流电源(比如市电电源)的电力供应到真空电机。

WO2008/146988描述了一种真空吸尘器，该真空吸尘器具有双电源和真空电机(其可使用交流或直流电源驱动)。电源包括电源线，蓄电池，充电设备和控制单元。当电源线被连接到市电电源时，控制单元传输驱动信号到真空电机，以便该电机利用供应自市电电源的交流电而被驱动。附加地，充电设备使用交流电以同时地充电蓄电池。当电源线随后从市电电源断开时，该控制单元传输驱动信号到真空电机，以便该电机利用供应自蓄电池的直流电而被驱动。

发明内容

本发明提供了一种真空吸尘器，该真空吸尘器包括真空电机和电源，其中电源包括用于连接到交流电源的输入端子，被连接到真空电机的输出端子，AC至DC级和蓄电池，该AC至DC级将从交流电源汲取的交替电流转换为被供应到蓄电池和真空电机的直接电流，当从交流电源分离时，该电源在第一模式操作，且当被连接到交流电源时，该电源在第二模式操作，当电源在第一模式操作时，真空电机仅从蓄电池汲取功率，当电源在第二模式操作时:真空电机在地功率状态和高功率状态中的一个中操作，当真空电机在低功率状态操作时该真空电机和蓄电池每个从交流电源汲取功率以致蓄电池充电，当真空电机在高功率状态操作时真空电机从交流电源和蓄电池两者汲取功率以致蓄电池放电。

该AC至DC级可被用于产生直流电压，其被用于再充电蓄电池和供电真空电机两方面。由此不需要提供能够由直流电源和交流电源两者驱动的真空电机。

当被连接到交流电源时，电源根据真空电机的操作状态不同地操作。当真空电机在低功率状态中时，通过AC至DC级从交流电源汲取的功率在真空电机和蓄电池之间共享。结果，在真空电机的操作期间蓄电池充电。当真空电机在高功率状态中时，通过AC至DC级从交流电源汲取的功率完全地被供应到真空电机。该蓄电池额外供应功率到真空电机以便增大从交流电源汲取的功率。结果，在真空电机的操作期间蓄电池放电。当在高功率状态时，该真空电机由此同时地从交流电源和蓄电池汲取功率。这个布置的优势在于AC至DC级可使用具有低额定功率的电气部件。结果，更便宜，更小和更轻的电源可被实现。不管低额定功率，该电源仍能够通过使用蓄电池增大从交流电源汲取的功率而供应真空电机较高功率。

当电源在第二模式操作时，由真空电机汲取的功率可不小于当电源在第一模式操作时由真空电机汲取的功率。因此，当电源被连接到交流电源时真空电机的性能比当电源从交流电源断开时的真空电机的性能不会更差。更具体地说，当在低功率状态操作时，当电源在第一模式操作时由真空电机汲取的功率可为与当电源在第二模式操作时真空电机汲取的功率相同。由此当电源被连接到交流电源和从交流电源断开时用户将辨别不出显著的差异，然而当电源被连接到交流电源时蓄电池将被充电。

当电源在第一模式操作时，由真空电机汲取的功率可为M，当电源在第二模式操作且真空电机在低功率状态操作时由真空电机汲取的功率可为N，当电源在第二模式操作且真空电机在高功率状态操作时由真空电机汲取的功率可为P。于是P大于M和N两者。结果，当在高功率状态操作时由真空电机汲取的功率大于当在低功率状态操作时由真空电机汲取的功率，且大于当电源从交流电源断开时由真空电机汲取的功率。由于当在高功率状态操作时真空电机从蓄电池汲取功率，蓄电池放电。高功率状态可由此在增加的吸力瞬时被需要的情况下使用，举例来说为了移除特别顽固的脏物。附加地，N可大于或等于M。结果，当充电蓄电池时，真空电机的性能比当电源从交流电源断开时不会更差。

当电源在第一模式操作时从蓄电池汲取的功率可为至少200W。因此，当电源从交流电源断开时，被供应到真空电机的功率是相对高的且由此相对良好的吸力可被获得。

AC至DC级和蓄电池可并联连接在输入端子和输出端子之间。于是这具有的优势在于当电源在第二模式操作时，蓄电池可充当用于AC至DC级的存储设备。结果，AC至DC级可具有较小或没有存储电容，从而减少AC至DC级的尺寸和成本且由此减少电源的尺寸和成本。由于较低存储电容的结果，由AC至DC级的电路输出可具有相对高的波纹。特别地，该AC至DC级可输出具有至少50％波纹的电流。于是存在第一时段，在该第一时段期间由真空电机汲取的电流大于AC至DC级的输出，且存在第二时段，在该第二时段期间由真空电机汲取的电流小于AC至DC级的输出。在每个第一时段期间，真空电机从蓄电池汲取不足的电流，其进而引起蓄电池放电。在每个第二时段期间，没有由真空电机汲取的剩余的电流反而由蓄电池汲取，从而引起蓄电池充电。结果，蓄电池充当用于AC至DC级的存储设备。因此，不管由AC至DC级输出的电流中的波纹，该电源能够持续地符合真空电机的功率需求。

术语‘波纹’在本文中表达为最大值的峰值到峰值百分比，也就是波纹＝(Imax–Imin)/Imax*100％，其中Imax和Imin是每个时段上的电流的相应的最大值和最小值。

AC至DC级可响应蓄电池的电压的变化而调整从交流电源汲取的功率。例如，AC至DC级可监控蓄电池的电压，且使用这个信息避免过电压和/或欠电压。附加地或替代地，AC至DC级可使用这个信息控制蓄电池的充电速率。例如，当蓄电池电压增加时，AC至DC级可增加从交流电源汲取的功率以致蓄电池以恒定电流被充电。一旦蓄电池充满电，AC至DC级可调整从交流电源汲取的功率以便保持蓄电池在接近于充满电的电压处。例如，当蓄电池的电压在对应于充满电的阈值之下时，AC至DC级可设置从交流电源汲取的功率到大于由真空电机汲取的功率的水平。结果，蓄电池经历净充电。当蓄电池的电压随后上升到该阈值之上时，AC至DC级可设置从交流电源汲取的功率到小于由真空电机汲取的功率的水平。结果，蓄电池经历净放电。蓄电池的放电于是持续直到蓄电池的电压下降到另一阈值之下，在该点处，AC至DC级设置从交流电源汲取的功率到它的之前的值以致蓄电池再次经历净充电。

AC至DC级可包括用于整流自交流电源汲取的电流的AC至DC转换器，用于调整从交流电源汲取的被整流的电流的PFC电路，和用于降低被整流电流的电压的DC至DC降压转换器。该DC至DC转换器的电压转换比于是可被限定，使得被整流电流的峰值电压(当降低时)低于蓄电池电压。于是这具有的优势在于PFC电路能够在增压模式(boost mode)中操作以提供持续的电流控制。

附图说明

为了本发明可被更容易地理解，本发明的实施例现在将要参考附图通过实例而被描述，其中：

图1是依照本发明的真空吸尘器的局部分解图；

图2是真空吸尘器的方框图；

图3是形成真空吸尘器的一部分的电源的方框图；

图4是真空吸尘器的电路图；

图5示出了电源的AC到DC级的电流输出，以及真空吸尘器的真空电机的电流需求；以及

图6示出了与图5相同的波形，其中从电源的蓄电池(区域A)和通过电源的蓄电池(区域B)汲取的总电荷被示出。

具体实施方式

图1和2中的真空吸尘器1包括主体部2，真空电机3，电源4，系统控制器5，打开-关闭开关6，功率模式开关7，和电源线8。

真空电机3被容纳在主体部2内，且具有三个操作状态：待机，低功率和高功率。当在待机状态时，真空电机3不产生任何吸力，反而仅仅汲取真空电机3的内部控制器所需的电力。当在低功率和高功率状态时，该真空电机3产生吸力且分别从电源4汲取200W和400W。当在高功率状态中操作时，较大的吸力由此通过真空电机3产生。

电源4同样被容纳在主体部2内，且包括输入端子10，输出端子11，AC至DC级12和蓄电池13。输入端子10可通过电源线8连接到交流电源14(比如市电电源)。输出端子11被连接到真空电机3。该AC至DC级12和蓄电池13(其被分分别容纳在主体部2的上部部分和下部部分中)并联连接在输入端子10和输出端子11之间。

电源4根据电源4是否被连接到交流电源14而在两个模式中的一个中操作。当从交流电源14断开时，电源4以第一模式或蓄电池模式操作。当被连接到交流电源14时，电源4以第二模式或市电模式操作。由于交流电源14通常是市电电源(mains power supply)，本文中使用的术语“市电模式”通常是柱电源。

该系统控制器5监控电源的输出电压和打开-关闭开关6和功率模式开关7的状态。该系统控制器5于是使用该信息以控制真空电机3的操作状态。更具体地说，该控制系统5监控输入信号：V_BAT，S_PWR和S_HILO。V_BAT提供了蓄电池13的电压的测量值且由此提供了电源4的输出电压。S_PWR和S_HILO是当打开-关闭开关6和功率模式开关7分别地被促动时拉到逻辑上的高位的数字信号。响应这三个信号，系统控制器5输出信号OP_STATE到真空电机3。OP_STATE具有对应于STBY，LO和HI的三个可能值。作为回应，真空电机3分别以待机，低功率和高功率状态操作。用于OP_STATE的不同的值可以数个方式实现。例如，OP_STATE的电压可0V(STBY)，2.5V(LO)，5V(HI)。替代地，OP_STATE可为PWM信号，其具有0％(STBY)，50％(LO)或100％(HI)的占空比。

打开-关闭开关6是触发开关，其位于主体部2的手柄上。该开关6由用户操作以通电和断电真空吸尘器1。该开关6输出信号S_PWR到系统控制器5。当该打开-关闭开关6被促动时，S_PWR被拉高。

功率模式开关7是瞬动按钮开关，其位于主体部2的后部处。该开关7由用户操作以将真空电机3在低功率状态和高功率状态之间切换。该功率模式开关7输出信号S_HILO到系统控制器5。当该功率模式开关7被促动时，S_HILO瞬间被拉高。

电源线8被用于连接电源4到交流电源14。电源线8可从电源4拆卸，使得当以蓄电池模式操作时电源线8可被丢弃。

现在参考图3和4，AC至DC级12包括电磁干扰(EMI)过滤器20，AC至DC转换器21，功率因数校正(PFC)电路22和DC至DC转换器23。

该电磁干扰过滤器20被用于减弱从交流电源14汲取的输入电流中的高频率谐波。

该AC至DC转换器21包括桥式整流器D1-D4，其提供了全波整流。

该PFC电路22包括升压转换器，其位于AC至DC转换器21和DC至DC转换器23之间。该升压转换器包括电感L1，电容器C1，二极管D5，开关S1和控制电路。该电感，电容器，二极管和开关被布置为传统布置。因此，当开关S1被关闭时电感L1被供给能量，且当开关S1被打开时自电感L1的能量被转移到电容器C1。开关S1的打开和关闭于是由控制电路控制。

该控制电路包括电流传感器R1，电压传感器R2，R3，和PFC控制器25。电流传感器R1输出信号I_IN，其提供从交流电源14汲取的输入电流的测量值。电压传感器R2，R3输出信号V_IN，其提供了交流电源14的输入电压的测量值。电流传感器R1和电压传感器R2，R3位于AC至DC转换器21的直流侧上。因此，I_IN和V_IN是输入电流和输入电压的经整流形式。两个信号被输出到PFC控制器25。PFC控制器25将V_IN比例变化(scale)以便产生参考电流。PFC控制器25然后使用参考电流调节输入电流I_IN。有PFC控制器25可能使用以便调节输入电流的各种控制方案。例如，PFC控制器25可使用峰值，平均或滞后电流控制。这样的控制方案是众所周知的，且由此本文不以任何细节描述详细方案。PFC控制器25还接收信号V_BAT，其提供了蓄电池13的电压的测量值且通过另一电压传感器R4，R5输出。如下所述，PFC控制器25响应蓄电池电压的变化调节输入电流。这通过响应V_BAT的变化调整参考电流的振幅(也就是通过将V_IN比例变化)而获得。

该DC至DC转换器23包括半桥LLC串联谐振转换器，该谐振转换器包括一对主侧开关S2，S3，用于控制主侧开关的主侧控制器(未示出)，谐振网络Cr，Lr，变压器Tx，一对次侧开关S4，S5，用于控制次侧开关的次侧控制器(未示出)，和低通过滤器C2，L2。主侧控制器在由Cr和Lr的谐振限定的固定频率处切换主侧开关S2，S3。同样地，次侧控制器在相同固定频率处切换次侧开关S4，S5，以便实现特同步整流。低通过滤器C2，L2于是消除高频电流波纹(其由转换器23的开关频率引起)。

DC至DC转换器23的阻抗是相对较低的。因此，PFC电路22的输出处的电压被保持在由蓄电池13的电压限定的水平。更具体地说，PFC电路22的输出处的电压被保持在蓄电池电压乘以DC至DC转换器23的转变比率处。为了简化随后的描述，当提及蓄电池电压V_BAT乘以转变比率Np/Ns时，术语‘阶变后蓄电池电压(stepped battery voltage)’将被使用，

打开PFC电路22的开关S1时，能量自电感L1被传递到电容器C1，引起电容器电压上升。一旦电容器电压达到阶变后蓄电池电压，能量自电感L1被传递到蓄电池13。由于DC至DC转换器23的相对较低的阻抗，电容器C1的电压不会有任何进一步上升，而是反而保持在阶变后蓄电池电压处。在关闭PFC电路22的开关S1时，仅仅当电容器电压和阶变后蓄电池电压之间具有差异时，电容器C1放电。结果，电容器C1在开关S1被关闭之后继续被保持在阶变后蓄电池电压处。蓄电池13的电压由此反映到PFC电路22。

为了PFC电路22能够连续地控制从交流电源14汲取的输入电流，必须保持电容器电压在大于交流电源14的输入电压的峰值的水平处。由于电容器C1被保持在阶变后蓄电池电压处，必须保持该阶变后蓄电池电压在大于输入电压的峰值的水平处。而且，这个条件必须在蓄电池13的全部电压范围之上符合。因此，DC至DC转换器23的转变比率可被限定为：

Np/Ns>V_IN(peak)/V_BAT(min)。

其中Np/Ns是转变比率，V_IN(peak)是交流电源14的输入电压的峰值，且V_BAT(min)是蓄电池13的最小电压。

该PFC电路22确保从交流电源14汲取的输入电流是大体正弦型的。由于交流电源14的输入电压是正弦型的，通过AC至DC级12从交流电源汲取的输入功率具有正弦平方波形。由于AC至DC级12具有非常小的存储容量，该AC至DC级12的输出功率具有与输入功率大体相同的形状，也就是该输出功率也具有正弦平方波形。AC至DC级12的输出电压被保持在蓄电池电压处。因此，该AC至DC级12充当电流源，其输出具有正弦平方波形的输出电流。该输出电流的波形由此是周期性地，具有两倍于输入电流的频率和100％的波纹。

由于，AC至DC级12的输出电流中的波纹，存在真空电机3需要的电流大于输出电流的时段，且存在真空电机3需要的电流小于输出电流的时段。后文中这些时段将被称为放电时段和充电时段。

图5示出了真空电机3的电流需求量，和两个周期中AC至DC级12的输出电流。为了简化说明，输出电流被示出为平滑波形。然而，应理解输出电流将具有一些在PFC电路22和DC至DC转换器23的转换频率处的高频波纹。如图5所示，存在放电时段(在其间真空电机3所需电流大于AC至DC级12的输出电流)。电流中的不足于是由蓄电池13补足。该真空电机3由此在每个放电时段期间自AC至DC级12和蓄电池13两者汲取电流。更不用说，由于电流自蓄电池13被汲取，蓄电池5在每个放电时段放电。也可看出，存在充电时段(在其间真空电机3所需电流小于AC至DC级12的输出电流)。剩余电流于是被用于充电蓄电池13。该真空电机3和蓄电池13由此在每个充电时段自AC至DC级12汲取电流。结果，当电源4以市电模式操作时，蓄电池13充当滤波电容器用于AC至DC级12。

图6示出了如图5中相同的波形。标记A的区域的面积表示在每个放电时段期间自蓄电池13汲取的总电荷。标记B的区域的面积表示在每个充电时段期间由蓄电池13汲取的总电荷。当区域A的面积大于区域B的面积时，存在蓄电池13的净放电。相反地，当区域A的面积小于区域B的面积时，存在蓄电池13的净充电。于是，当两个区域的面积相同时，即不存在蓄电池13的净充电也不存在蓄电池13的净放电。

如图6中明显的，区域A和B的面积取决于真空电机3的电流需求量的大小和AC至DC级12的输出电流的振幅。输出电流的振幅由自交流电源14汲取的输入电流的振幅限定，其进而由PFC电路22使用的参考电流限定。因此，通过调整参考电流，由AC至DC级12的电流输出的振幅，且由此区域A和B的面积可被调整。

真空吸尘器1的操作现在将被描述。

蓄电池模式

当电源4自交流电源14断开时，电源4以蓄电池模式操作。到真空电机3和系统控制器5的功率于是通过蓄电池13被单独地供应。真空电机3的控制器和系统控制器持续通电。

待机状态

当该打开-关闭开关6打开时，S_PWR在逻辑上低位。作为回应，系统控制器5设置OP_STATE到STBY，且由此真空电机3以待机状态操作。

低功率状态

当该打开-关闭开关6关闭时，S_PWR被拉到逻辑上高位。响应于此，系统控制器5将蓄电池13的电压(由V_BAT提供)与完全放电阈值比较。如果蓄电池13的电压小于该阈值，蓄电池13被认为是完全放电的。该系统控制器5由此继续设置OP_STATE到STBY以致真空电机3保持在待机状态。可想象地，系统控制器5可额外提供用户蓄电池13完全放电的指示。例如，该真空吸尘器1可包括LED，系统控制器5可立刻打开LED。如果蓄电池13的电压大于完全放电阈值，系统控制器5设置OP_STATE到LO。该真空电机3于是在低功率状态中操作，且从电源4汲取200W。当真空电机3从电源4汲取功率时，蓄电池13自然地放电。当系统控制器5确定蓄电池13的电压下降到完全放电阈值之下时，该系统控制器5设置OP_STATE到STBY，从而使得真空电机3切换到待机状态。

尽管真空电机3具有低功率状态和高功率状态，当电源4以蓄电池模式操作时高功率状态被失效。为此，当电源4以蓄电池模式操作时，系统控制器5忽视S_HILO信号。

市电模式

当电源4被连接到交流电源14时，电源4以市电模式操作。真空电机3的控制器和系统控制器5仍被持续通电。

待机状态

当打开-关闭开关6是打开的时，S_PWR是逻辑上低位，且系统控制器5设置OP_STATE到STBY。该PFC控制器25通过V_BAT信号监控蓄电池13的电压。如果蓄电池13的电压小于完全充电阈值时，该PFC控制器25设置参考电流的振幅到非零值。结果，功率从交流电源14汲取且通过AC至DC级12输出。由于真空电机3在待机状态，通过AC至DC级12的所有功率输出被蓄电池13汲取。系统控制器5和真空电机3的控制器将从AC至DC级12汲取一些功率，且由此说由AC至DC级12的所有功率输出由蓄电池13汲取不是完全正确的。然而，由控制器汲取的功率相对于AC至DC级12的总功率输出是非常小的，为了讨论的目的，蓄电池13可被认为从AC至DC级12汲取所有功率。由于蓄电池13从AC至DC级12汲取功率，该蓄电池13经历净充电。

当充电蓄电池13时(也就是当蓄电池13的电压小于完全充电阈值时)，PFC控制器25设置参考电流的振幅以致蓄电池13被以恒定的平均电流充电。也就是说，由AC至DC级12输出的电流的大小，当在波形的每个周期上被平均时，是不变的。该PFC控制器25由此设置参考电流的振幅到一取决于蓄电池13的电压的值。特别，当蓄电池13的电压增加时，PFC控制器25增加参考电流的振幅。

当蓄电池13的电压随后超过完全充电阈值时，PFC控制器25设置参考电流的振幅到零，以致没有功率从交流电压14被汲取，且由此没有功率由AC至DC级12输出。PFC控制器25使用另一阈值，其被设置在完全充电阈值紧下方。该另一阈值将在下文中被称为充电阈值，因原因将马上变得明显。如果蓄电池13的电压下降到充电阈值之下(举例来说因为蓄电池13内的离子驰豫)，PFC控制器25设置参考电流的振幅到非零值以致功率再次从交流电源14被汲取且通过AC至DC级12输出。结果，蓄电池13再次经历净充电。当蓄电池13的电压随后超过完全充电阈值时，该PFC控制器25设置参考电流的振幅到零。每当电压下降到充电阈值之下时，蓄电池13的电压由此被充满。

通过电源4从交流电源14汲取的最大功率是300W。该PFC控制器25由此设置参考电流的振幅以致在完全充电阈值处，从交流电源14汲取的功率不超过300W。

低功率状态

一旦打开-关闭开关6关闭，S_PWR被拉到逻辑上高位。响应于此，系统控制器5设置OP_STATE到LO。真空电机3于是在低功率状态中操作，且从电源4汲取200W。

PFC控制器25通过V_BAT信号监控蓄电池13的电压。如果蓄电池13的电压小于完全充电阈值，PFC控制器25设置参考电流的振幅到非零值以致200W和300W之间的功率从交流电源14被汲取，且通过AC至DC级12输出。由于真空电机3仅仅汲取200W，通过AC至DC级12输出的额外功率由蓄电池13汲取，该蓄电池13经历净充电。当在待机状态时，PFC控制器25设置参考电流的振幅以致蓄电池13以恒定的平均电流充电。这是因为，从交流电源14汲取的功率不是不变的，而是在200W和300W之间变化。例如，当蓄电池13的电压增加时，PFC控制器25增大参考电流的振幅以致从交流电源14汲取的功率增加且由此恒定的平均电流通过AC至DC级12输出。

当蓄电池13的电压随后超过完全充电阈值时，PFC控制器25减少参考电流的振幅以致从交流电源14汲取的功率小于200W。例如，从交流电源14汲取的功率可为180W。然而由真空电机3所需的功率仍为200W。该不足的功率于是由蓄电池13供应，也就是，真空电机3从交流电源14汲取180W且从蓄电池13汲取20W。结果，蓄电池13经历净放电。当蓄电池13的电压随后下降到充电阈值(这可与待机状态中使用的充电阈值相同或不同)之下时，PFC控制器25增加参考电流的振幅以致从交流电源14汲取的功率再次在200W和300W之间。结果，蓄电池13再次经历净充电，且由此蓄电池13的电压在完全充电阈值和充值阈值之间截断。

高功率状态

当该功率模式开关7被促动时，S_HILO瞬间被拉高。响应于此，系统控制器5设置OP_MODE到HI。该真空电机3于是在高功率状态中操作，且从电源4汲取400W。附加地，PFC控制器25设置参考电流的振幅以致300W的功率从交流电压14汲取且通过AC至DC级12输出。该不足的功率于是由蓄电池13供应，也就是说，真空电机3从交流电源14汲取300W且从蓄电池13汲取100W。结果，蓄电池13经历净放电。

当蓄电池13的电压随后下降到完全放电阈值之下时，系统控制器5设置OP_STATE到LO。结果，真空电机3转换到低功率状态，且蓄电池13经历净充电。控制系统5可失效高功率状态(也就是忽视S_HILO信号)直到当蓄电池13的电压恢复到特定值时。

如果功率模式开关7被促动同时OP_STATE被设置到HI，系统控制器5可设置OP_STATE到LO。功率模式开关7于是可被用于在低功率状态和高功率状态之间转换。

当以市电模式操作时，电源4从交流电源14汲取最大300W。特别，PFC控制器25设置参考电流的振幅以致从交流电源14汲取的功率不大于300W，而不考虑真空电机3的操作状态。不是汲取最大300W，该电源4能够设想汲取最大500W。于是这将具有的优势在于当真空电机以高功率状态操作时蓄电池13可被充电。然而，通过降低最大功率汲取到300W，AC至DC级12能够使用具有低功率等级的部件。结果，更便宜，更小和/或更轻的电源4可被实现。降低电源4的尺寸和重量在这个应用中是特别有利的，因为电源4被容纳在真空吸尘器1的主体部2内。尽管AC至DC级12被额定为300W，电源4仍能通过使用蓄电池13以增加通过AC至DC级12从交流电源汲取的功率，而供应400W到真空电机3。

当在高功率状态中操作时，该真空电机3具有400W的功率需求。然而，真空电机3可被额定为较低功率。特别地，真空电机3可额定为仅200W。因此如果真空电机3长时间在高功率状态下操作，引起的真空电机3内的温度上升可损坏电机3。电源4可由此被配置以致高功率状态被开启仅仅用于短时段。例如，当S_HILO被拉高时，系统控制器可除了设置OP_STATE到HI之外启动计时器。在预定时段过去之后，系统控制器5可设置OP_STATE到LO。系统控制器5于是可失效高功率状态(即忽视S_HILO信号)持续设定时段以便允许真空电机3内的温度降低。附加地或替代地，系统控制器5可监控真空电机3内的温度(举例来说通过热敏电阻)且在真空电机3内的温度超过阈值的情况下失效高功率状态。通过使用额定为仅200W的真空电机3和通过使得高功率状态只能用于较短时段，更便宜真空电机3(也就是额定功率较低)可被使用，且400W的高功率仍可被临时获得。

尽管，特定值已被提供用于由真空电机3和电源4汲取的功率，应理解这些值仅通过示例的方式被提供。从普遍意义上来说，当在低功率状态操作时由真空电机3汲取的功率可被认为是M，当在高功率状态操作时为N，其中M小于N。当真空电机3在低功率状态操作时通过电源4从交流电源14汲取的最大功率可被认为是P，且在高功率状态操作时为Q。于是M小于P，以致当真空电机3在低功率状态操作时蓄电池13被充电。此外，N大于Q以致当真空电机在高功率状态操作时从交流电源14汲取的功率由蓄电池13增大。在上述实施例中，P和Q是相等的，以致不考虑真空电机3是否在低功率状态或高功率状态操作从交流电源14汲取的最大功率是相等的。替代地，然而P可小于Q。这是期望的，例如，如果在低功率状态中从交流电源14汲取最大功率Q时蓄电池13充电速率过高的话。

当在低功率状态中操作时，不考虑电源4是否为蓄电池模式或市电模式，真空电机3的功率需求是相同的。结果，当电源4被连接到交流电源14和从交流电源14分离时用户将不会感觉到显著差异。可想象地，然而真空电机3的功率需求可为不同的。例如，当电源4在蓄电池模式时真空电机3的功率需求可为较低的，以致真空吸尘器1具有长运行时间。

尽管用于电源4的特殊实施例由此已被描述，在不背离由权利要求限定的本发明的范围的情况下，各种修改是可能的，这对于本领域技术人员而言是显而易见的。例如，尽管EMI过滤器20的提供具有特殊益处，且可能是为了满足标准确实需要的，EMI过滤器20对于本发明不是必要的且可被省略。附加地，尽管PFC电路22包括位于DC至DC转换器23的主侧上的升压转换器，替代配置是可能的。仅通过举例的方式，PFC电路22可包括降压转换器，或PFC电路22可位于DC至DC转换器23的次侧上。在PFC电路22位于DC至DC转换器23的主侧上的情况下，AC至DC转换器21和PFC电路22能够想象地被替换为单个无桥PFC电路。同样地，尽管DC至DC转换器13包括LLC谐振转换器，替代配置是可能的，比如LC串联或并联谐振转换器。

AC至DC级12充当电流源，其输出具有100％波纹的电流。蓄电池13于是用作用于AC至DC级12的滤波电容器。于是这具有的优势在于PFC电路22可使用相对低电容的电容器C1。实际上，PFC电路22的电容器C1仅仅需要提供电荷的短期存储，该电荷在PFC电路22和DC至DC转换器23之间流动。结果，更小或更便宜的PFC电路22且由此更小和更便宜的电源4可被实现。不管上述优势，AC至DC级12可被配置为输出具有更小波纹的电流。这由于至少两个原因是期望的。第一，蓄电池13在每个充电和放电时段期间充电和放电的速率将减慢，且在每个充电和放电时段期间由蓄电池13汲取和从蓄电池13汲取的总电荷将为更小。这些因素的一个或两者可帮助延长蓄电池13的寿命。第二，为了AC至DC级12的相同平均输出功率，输出电流的峰值将为更小的且由此更小和/或更便宜的滤波电感L2(具有较低额定电流)可被使用。减少输出电流中的波纹可通过在高于谐振的频率处操作DC至DC转换器23而获得。这于是增加DC至DC转换器23的阻抗从而允许在PFC电路22和蓄电池13之间的电压差出现。该电压差于是可被用于成形自AC至DC级12的电流输出，以致它具有小于100％的波纹。然而，波纹中的任何减少将需要额外的电容。因此，该AC至DC级12优选被配置为输出电流具有至少50％的波纹。

Claims (10)

1.一种真空吸尘器，包括真空电机和电源，其中：

所述电源包括用于连接到交流电源的输入端子、被连接到真空电机的输出端子、AC至DC级和蓄电池；

所述AC至DC级将从交流电源汲取的交变电流转化为被供应到蓄电池和真空电机的直流电流；

所述电源当从交流电源断开时以第一模式操作，当被连接到交流电源时以第二模式操作；

当所述电源以第一模式操作时，所述真空电机仅从蓄电池汲取功率；以及

当所述电源以第二模式操作时：

真空电机在低功率状态和高功率状态中的一个中操作；

当真空电机在低功率状态操作时所述真空电机和蓄电池每个从交流电源汲取功率以致蓄电池充电；以及

当真空电机在高功率状态操作时所述真空电机从交流电源和蓄电池两者汲取功率以致蓄电池放电。

2.根据权利要求1所述的真空吸尘器，其中当电源以第二模式操作时，由真空电机汲取的功率不小于当电源以第一模式操作时由真空电机汲取的功率。

3.根据权利要求1或2所述的真空吸尘器，其中当电源以第一模式操作时，由真空电机汲取的功率是M，当电源以第二模式操作且真空电机在低功率状态操作时由真空电机汲取的功率是N，当电源以第二模式操作且真空电机在高功率状态操作时由真空电机汲取的功率是P，P大于M和N两者，且N大于或等于M。

4.根据上述权利要求中任一项所述的真空吸尘器，其中当电源以第一模式操作时由蓄电池汲取的功率是至少200W。

5.根据上述权利要求中任一项所述的真空吸尘器，其中AC至DC级和蓄电池被并联连接在输入端子和输出端子之间。

6.根据权利要求5所述的真空吸尘器，其中AC至DC级输出具有周期性波形的电流，所述电流具有至少50％的波纹。

7.根据上述权利要求中任一项所述的真空吸尘器，其中AC至DC级响应蓄电池电压的变化而调整从交流电源汲取的功率。

8.根据权利要求7所述的真空吸尘器，其中当蓄电池的电压超过阈值时，AC至DC级减少从交流电源汲取功率以致通过AC至DC级从交流电源汲取的功率小于由真空电机从电源汲取的功率。

9.根据权利要求8所述的真空吸尘器，其中当蓄电池的电压下降到另一阈值之下时，AC至DC级增加从交流电源汲取功率以致通过AC至DC级从交流电源汲取的功率大于由真空电机从电源汲取的功率。

10.根据上述权利要求中任一项所述的真空吸尘器，其中AC至DC级包括用于整流自交流电源汲取的电流的AC至DC转换器，用于调整从交流电源汲取的经整流的电流的PFC电路，和用于降低经整流电流的电压的DC至DC降压转换器。