CN109391002B - 蓄电池运行的设备及其运行方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种蓄电池运行式的家用设备和用于该家用设备的运行方法。家用设备具有至少两个电气系统，其中，第一电气系统是驱动电机(1)的第一绕组(2、3)。利用控制装置(7)能够使切换装置(6)的开关(8、9、10)被切换，使得要么每个电气系统分别利用配属于其的蓄电池(4、5)运行，要么多个电气系统利用共同的蓄电池(4、5)运行。

Description

蓄电池运行的设备及其运行方法
技术领域
本发明涉及一种呈蓄电池运行的设备的形式、尤其家用设备、例如清洁设备、例如吸尘器形式的装备，所述装备带有至少两个电气系统，其中，第一电气系统是驱动电机的第一绕组，并且其中，所述电气系统借助电子控制装置以传递功率的方式而能够与第一和第二蓄电池电连接。
此外，本发明还涉及一种用于运行该类型设备的方法。
背景技术
带有蓄电池的地面和窗户清洁设备在文献DE 10 2012 112 403 A1中已知。
文献DE 10 2015 100 339 A1描述了一种吸尘器的通过驱动电机驱动的附加设备。
由现有技术已知大量不同的应用在家用领域的设备，所述设备可以在没有通过连接在电网上进行持续的能量供应的情况下运行。将蓄电池作为能量源使用。为了赋予上述类型的蓄电池驱动式设备更高的运行时间，需要具有相应较大电容量的蓄电池。如果蓄电池的电容量超过一定界限值，例如100Wh，那么蓄电池就应该以相应的危险物品等级运输。这导致了额外成本和更高的耗费。
为设备的运行所需的能量分化在多个能量存储器、例如多个蓄电池中会带来连接技术方面的问题。蓄电池的并联通常基于不相等的电池电压而仅能以较高耗费实现。蓄电池的串联会提高总电压并且导致问题，以至于必须使用其他电机或不能实现确定的用于运行驱动电机的功率级别。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种措施，利用所述措施，能够宜于使用地利用多个蓄电池运行具有两个电气系统的蓄电池运行式设备。
所述技术问题通过在权利要求中给出的本发明解决。
根据本发明的设备、例如家用设备、尤其清洁设备配备至少两个蓄电池。利用控制装置，可以使或者每个电气系统利用电学上单独配属于其的蓄电池运行，或者多个电气系统通过一个共同的蓄电池运行。为此设有切换装置，所述切换装置具有开关，利用所述开关能够将蓄电池的极以合适的方式与电气系统的极相连。控制装置优选配置为，能够识别第一和第二蓄电池的功能参数。功能参数尤其是一种值，所述值表明多个蓄电池的其中一个是否存在、蓄电池的极电压、尤其空载电压的高度、蓄电池的当前温度和/或蓄电池的剩余电容量。根据本发明的设备具有切换装置，多个蓄电池中的每一个能够利用所述切换装置与电气系统功率传递地耦连。电气系统是设备集成的耗能器，所述耗能器能够同时或相互分开地运行。电气系统是驱动电机的绕组。驱动电机具有多个绕组，优选两个绕组，其中，能够相互独立地为各个绕组供电。根据被识别的功能参数，控制装置可以设置切换装置的开关，使得通过仅一个蓄电池对两个电气系统、也即例如两个绕组进行功率供应。两个绕组则通过同一蓄电池被供给电流。在切换装置的一种备选的运行状态中，开关可以调整，使得每个电气系统都独立地耦连在多个蓄电池的其中一个上，从而使两个电气系统相互无关地分别通过蓄电池被供给功率。如果两个系统是电机(单数)的绕组(复数)，那么电机则分别通过不同的蓄电池被供给电流。每个蓄电池由此构成基本上独立的用于电流和电压的电源，其中设有电压调节，用来调节用于运行电气系统之一的供应电压。供应电压的调节可以通过脉冲宽度调制完成。每个蓄电池都可以独立地为电压供应部供给功率。在用于运行蓄电池运行式设备的方法中，例如借助合适的传感器通过控制装置检测功能参数，所述功能参数分别对应多个蓄电池的其中一个。如果确定存在两个蓄电池，蓄电池电压或蓄电池的剩余电容量具有足够的量或温度在运行就绪的范围内，则每个电气系统相对于其他系统独立地被蓄电池供电。如果电气系统多于蓄电池，则两个或更多电气系统也通过一个共同的蓄电池供电。相反地，如果检测出的功能参数表明，仅一个蓄电池有运行能力，例如因为该蓄电池是唯一一个蓄电池或因为其他一个蓄电池或其他多个蓄电池处于未运行就绪的运行状态，那么则使用唯一一个蓄电池，以便为所有电气系统供应功率。控制设备在此也可以采取预防措施，即电气系统仅获得较低的功率。若例如电气设备是具有驱动电机的家用吸尘器，而所述驱动电机可以以不同的功率级别工作，例如以降低的功率在“Eco模式”下或以高功率在“Boost模式”下工作，则只有当设备利用两个或更多蓄电池工作时，该设备才设为Boost模式。在一种优选的设计方式中，至少两个相互不同的电机绕组通过至少两个相互不同的蓄电池被供应功率，其中，为每个蓄电池优选配置了其各自的运行电压调节。相反，如果仅一个蓄电池运行就绪，则电子控制装置就不允许驱动电机能够以最高功率运行。该驱动电机就仅能以减小的功率运行。根据本发明的装备具有带有至少三个开关的切换装置，其中，开关是机械开关、优选半导体开关。利用第一和第二开关能够将第一和第二蓄电池接入电流回路。该开关位于蓄电池的相应的供应电流回路中。第三开关优选构成桥接开关，当第一和第二开关同时闭合时，也就是说设备通过两个蓄电池运行时，才断开桥接开关。当设备仅通过一个蓄电池运行时，也即例如第一或者第二开关断开时，桥接开关闭合。三个开关由此构成切换系统，其中，一个开关断开并且两个开关闭合。根据规定，所述设备可以具有其他电气系统、也即电耗能器，例如第二电机，所述第二电机在吸尘器中例如驱动附加设备。第二驱动电机同样可以具有两个相互分开的绕组，所述绕组在通过多个蓄电池的运行中分别利用一个蓄电池运行。然而还可能的是，第二驱动电机仅具有一个绕组，所述绕组能够选择性地通过多个蓄电池的其中一个运行。为此例如可能的是，根据功能参数利用多路复用电路为第二驱动电机供应功率，所述功率分别由优选唯一一个蓄电池供应，然而其中不同的蓄电池按时间顺序为第二个驱动电机供应功率。在时分复用中，为附加的负载始终仅选择分别提供最高剩余容量或最高电压或者提供最低电流的蓄电池。其他的选择参数此外也可以是蓄电池温度。
附图说明
以下借助附图对本发明的实施例进行更详尽的阐述。在附图中：
图1示意性示出利用两个蓄电池4、5运行的家用设备的处于第一运行状态的电路，
图2示出处于第二运行状态的根据图1的设备，
图3示出处于第一运行状态的第二实施例的根据图1的视图，
图4示出处于第二运行状态的根据图3的视图，和
图5示出另一实施例的框图。
具体实施方式
根据本发明的设备涉及带有电机的电气设备，例如带有用于风扇的驱动电机1的吸尘器。驱动电机1的功率供应通过多个蓄电池4、5实现，其中，在该实施例中仅示出两个蓄电池4、5。与具有唯一一个更大电容量的蓄电池的设备相比，该设备通过使用多个较小的蓄电池而降入不同的风险等级。根据本发明的设备由此以较小的费用被储存和运输。
此外，在故障时仅需将多个蓄电池4、5中的其中一个更换，其中，需更换的是一个较小的蓄电池4、5，而非大蓄电池。
蓄电池4、5构成蓄电池装置，所述蓄电池装置通过电导线连接和切换装置6的开关8、9、10与驱动电机1的绕组2、3相连。设有控制装置7，利用所述控制装置能够将开关8、9、10从锁阻状态设置到导通状态。绕组2、3被相互独立地供电，以便驱使驱动电机1旋转。
驱动电机1的消耗功率通过运行电压供应进行，其中，为此设置了由蓄电池4、5提供的电压的脉冲宽度调制。电压调节装置可以设置在开关8、9之前、也即设置在蓄电池4或5与开关8、9之间。然而电压调节也可以直接布置在绕组2、3之前。
图1示出一种运行状态，其中仅蓄电池4被启用。蓄电池5要么不存在要么基于过低的剩余电容量而不能发挥功能。接入蓄电池4的供应电流回路中的开关8是闭合的。处于蓄电池5的供应电流回路中的开关9是断开的。利用闭合的桥接开关10使两个绕组2、3通过由蓄电池4提供的功率运行。
图2示出不同的运行状态，在该运行状态下两个蓄电池4、5处于可运行状态下。电流供应开关8、9是闭合的。桥接开关10是断开的，从而使每个绕组2、3通过配属于其的蓄电池4、5供应电功率。
第三运行状态类似地相当于图1所示的第一运行状态，其中，蓄电池4是不工作的，而蓄电池5则处于可运行状态下。与图1所示不同，开关8是断开的而开关9是闭合的。
在图3和4所示的实施例中，家用设备、例如吸尘器具有额外的驱动电机11，利用所述驱动电机使得例如附加设备(如文献DE 10 2015 100 339 A1所示)运行。
在图3所示的运行状态下仅蓄电池4可运行。蓄电池5要么不可运行，要么不存在。供应开关8是闭合的。供应开关9是断开的。通过将桥接开关10闭合，使得两个绕组2、3通过蓄电池4供应功率。利用被闭合的开关8’将第二驱动电机11与蓄电池4相连。在此无论是使第二驱动电机11与供应开关8相连的开关8’闭合，还是使第二驱动电机11与供应开关9相连的开关9’闭合，效果都是一样的。
在图4所示的运行状态下两个蓄电池4、5可运行。在此桥接开关10是断开的。电机1的绕组2、3通过不同的蓄电池4、5供应功率。如果开关8’闭合而开关9’断开，那么第二驱动电机11通过蓄电池4供应功率。相反如果开关8’断开而开关9’闭合，那么第二驱动电机11通过蓄电池5供应功率。
在图4所示的运行状态下，分别使得开关8’、9’的其中一个闭合且一个断开。
在图1和3所示的运行状态下，仅一个蓄电池为两个驱动电机1、11的功率供应所用，因而在此可以规定，控制装置7可以仅以降低的最大功率运行驱动电机1、11。然而在图2和4所示的运行状态下可行的是，控制装置7可以以更高的功率运行驱动电机1、11。
图5示意性地以开关11、12、13、14示出开关布置体，其中，开关能够通过控制装置7运行并且尤其是半导体开关。开关被运行，使得所述开关通过脉冲宽度调制为两个绕组提供恒定的电压水平。与蓄电池4、5的空载电压无关地，都通过电压调节确保绕组2、3能够利用相同的电压水平运行。
设有未示出的传感器，以便测量流经绕组2、3的运行电流I1和I2。此外还设置传感器，利用所述传感器使得施加在绕组2、3上的运行电压能够被测量。此外还设置传感器，利用所述传感器能够测量蓄电池4、5的温度或蓄电池4、5的空载电压。
在本发明未示出的改进构造中规定，家用设备具有三个或更多蓄电池。蓄电池可以分别涉及电容量相等的蓄电池。然而蓄电池也可以具有不同的电容量。通过时分复用使得不同电容量能够均匀地分布在家用设备内部的所有数量的效能器上。
尤其规定，蓄电池的数量至少相当于驱动电机的绕组的数量。
在时分复用的情况下，在图4所示的运行状态下以时间顺序切换开关8’、9’的开关状态，从而按时间顺序既通过蓄电池4也通过蓄电池5对第二驱动电机11供应功率。
附图标记清单
1 驱动电机
2 第一绕组
3 第二绕组
4 第一蓄电池
5 第二蓄电池
6 切换装置
7 控制装置
8 第一开关
8’ 开关
9 第二开关
9’ 开关
10 桥接开关
11 驱动电机
12 开关
13 开关
14 开关
I1 运行电流
I2 运行电流

Claims (17)

1.一种蓄电池运行的设备，所述设备带有至少两个电气系统，其中，第一电气系统是驱动电机(1)的第一绕组(2、3)，并且其中，所述电气系统借助电子控制装置(7)以传递功率的方式能够与第一和第二蓄电池(4、5)电连接，其特征在于，第二电气系统是同一驱动电机(1)的第二绕组，并且电气控制装置(7)配置用于要么将两个电气系统与仅一个蓄电池(4)相连，要么将每个电气系统分别各与一个蓄电池(4、5)相连。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述设备是家用设备。
3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述设备是清洁设备。
4.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，所述清洁设备是吸尘器。
5.一种用于运行蓄电池运行的设备的方法，所述设备带有至少两个电气系统，其中，第一电气系统是驱动电机的第一绕组(2、3)，并且其中，所述电气系统借助电子控制装置(7)以传递功率的方式与第一和第二蓄电池(4、5)电连接，其特征在于，第二电气系统是同一驱动电机(1)的第二绕组，并且第二蓄电池(4、5)被使用，其中，要么每个绕组分别各由一个蓄电池(4、5)供应功率，要么两个绕组由一个蓄电池(4、5)供应功率。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述设备是家用设备。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述设备是清洁设备。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述清洁设备是吸尘器。
9.根据权利要求1所述的设备或根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述第二电气系统是第二驱动电机(11)。
10.根据权利要求9所述的设备或方法，其特征在于，所述第二电气系统是附加设备的驱动电机。
11.根据权利要求1所述的设备或根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述电子控制装置(7)识别蓄电池(4、5)的功能参数，并且根据所述功能参数建立电连接。
12.根据权利要求1所述的设备或根据权利要求5所述的方法，其特征在于，开关布置体(6)具有电气开关(8、9、10)，用于选择性地分别将蓄电池(4、5)与电气系统相连，或者用于将多个电气系统与共同的蓄电池(4、5)相连。
13.根据权利要求11所述的设备或方法，其特征在于，功能参数是关于蓄电池(4、5)的存在的信息、蓄电池(4、5)的极电压、蓄电池(4、5)的温度和/或蓄电池(4、5)的剩余电容量。
14.根据权利要求1所述的设备或根据权利要求5所述的方法，其特征在于，通过脉冲宽度调制获得用于电气系统的运行的供应电压。
15.根据权利要求12所述的设备或方法，其特征在于，电路具有布置在第一蓄电池(4)的输出电流回路中的第一开关(8)、布置在第二蓄电池(5)的输出电流回路中的第二开关(9)和/或将两个蓄电池(4、5)的输出电流回路相连的桥接开关(10)。
16.根据权利要求1所述的设备或根据权利要求5所述的方法，其特征在于，其他电气系统时间上先后依次地通过不同的蓄电池(4、5)供应功率。
17.根据权利要求16所述的设备或方法，其特征在于，所述其他电气系统是第二驱动电机(11)。
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