CN109984680B - 具有蓄电池的清洁设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种清洁设备(1)，所述清洁设备具有风扇(3)、抽吸嘴(21)和沿着流动方向构造在所述抽吸嘴(21)和风扇(3)之间的流动通道(2)，其中，所述风扇(3)设计用于将抽吸物从待清洁的表面输送至抽吸物腔室(4)中，其中，清洁设备(1)具有带有至少一个蓄电池单体(6)的蓄电池(5)，所述蓄电池单体能够借助流经流动通道(2)的空气流冷却。为了特别有效地并且均匀地冷却蓄电池(5)建议，通过蓄电池(5)的布置在流动通道外部的电极(7)将所述蓄电池导热地与流动通道(2)连接，其中，电极(7)和流动通道(2)之间的连接部具有电绝缘的并且导热的散热元件(8)，所述散热元件设置用于将电极(7)的热能传递给在流动通道(2)中导引的空气流。

Description

具有蓄电池的清洁设备

技术领域

本发明涉及一种清洁设备，所述清洁设备具有流动通道和具有通向所述流动通道的流动连接的风扇，所述风扇用于将抽吸物从待清洁的表面输送至抽吸物腔室中，其中，所述清洁设备具有带有至少一个蓄电池单体的蓄电池，所述蓄电池单体能够借助流经流动通道的空气流冷却。

背景技术

由现有技术已知前述类型的清洁设备。所述清洁设备例如可以设计为由用户手动导引的或者自主行进的吸尘器。蓄电池例如能够为清洁设备的行进和/或清洁元件的驱动和/或抽吸风扇的驱动提供能量。

例如专利文献DE 10 2015 109 954 A1公开了一种清洁设备，所述清洁设备具有用于将抽吸物输送至抽吸物腔室中的风扇和用于运行所述风扇的蓄电池。由蓄电池产生的热量借助由风扇产生的空气流排出。蓄电池为此具有蓄电池壳体，在所述蓄电池壳体中布置有蓄电池单体并且所述蓄电池壳体同时构成了用于空气流的流动通道的区段，从而使空气流导引通过蓄电池壳体并且在此扫过蓄电池单体的周向面。

蓄电池的蓄电池单体通过其周向面冷却，其中，所述蓄电池单体的外部绕卷层原则上比内部绕卷层被更好地冷却。在为清洁设备设计蓄电池时必须顾及到这种不均匀的冷却效应。

发明内容

基于前述的现有技术，本发明所要解决的技术问题在于，提供一种具有蓄电池的清洁设备，在所述清洁设备中能够有效地防止蓄电池过热并且由此能够有效地防止清洁设备的故障。

为了解决所述技术问题建议，通过蓄电池布置在流动通道之外的电极将所述蓄电池与流动通道导热地连接，其中，所述电极和流动通道之间的连接具有电绝缘的并且导热的散热元件，所述散热元件设置用于将电极的热能传递给在流动通道中导引的空气流。

按照本发明，目前通过电极冷却蓄电池或者蓄电池的一个或者多个蓄电池单体，所述蓄电池单体通常经受强烈的热载荷。由此能够均匀地冷却蓄电池的单体、尤其是所述蓄电池单体绕卷的层。因此蓄电池单体的冷却与相应的蓄电池单体的绕卷结构无关。也可行的是，与蓄电池单体在蓄电池内的位置无关地以同样的效果冷却多个蓄电池单体。蓄电池可以可取出地布置在清洁设备中，或者作为备选固定地并且不可取下地与清洁设备相连。此外可以使用不同的蓄电池技术，例如锂离子电池或者使用锂硫技术或者类似技术的所谓后锂离子电池(Post-Lithium-Ionen-Akkus)。为了从电极上导出热能的同时不使电极暴露在流经流动通道的空气流中，在电极或者多个电极和流动通道之间布置有散热元件。这种散热元件优选是蓄电池的部分。为了在确保蓄电池和流动通道之间的电绝缘的同时实现从蓄电池向空气流的热传递，散热元件设计为电绝缘并且导热的。按照本发明，电绝缘理解为具有高于10Ωm的比电阻(导电率的倒数)的散热元件。非导体尤其理解为其比电阻高于1·10⁶Ωm。按照本发明，导热理解为一种物质或者材料的导热率高于0.5W/(m·K)。导热的散热元件尤其可以具有高于1W/(m·K)的或者特别优选高于4W/(m·K)的导热率。

此外建议，蓄电池具有多个蓄电池单体，所述蓄电池单体的电极通过导电并且导热的电池连接器彼此相连，其中，所述电池连接器在一侧与电极相连并且在另一侧与散热元件相连。在这种设计方案中，蓄电池单体的电极不再直接与电绝缘并且导热的散热元件相连，而是首先相互导热地并且导电地耦连在电池连接器上，其中，所述电池连接器又与电绝缘的散热元件相连，所述散热元件将热能排放到流动通道或者在所述流动通道中导引的空气流中。蓄电池单体的电极借助导电的电池连接器连接成蓄电池。而流动通道在所述电极上的热学耦连相应地则不允许导电。这通过散热元件电绝缘的特性来确保。

建议散热元件至少以部分区域突伸进流动通道中或者构成流动通道的部分区域或者与流动通道的导热界面接触。散热元件因此能够例如直接保持在流动通道、也就是空气流的流动路径中。在此可行的是，将蓄电池从清洁设备中取出时将散热元件从流动通道中移除。此外也可以规定，散热元件构成流动通道的部分区域。在这种实施方案中，散热元件例如可以是流动通道圆柱形的部分区段、流动通道的壁的面区域或者类似结构。在这种实施方案中，蓄电池可以与流动通道的至少一个部分区域构成模块，所述模块优选能够相对于清洁设备移动。此外也可行的是，散热元件构成流动通道整体的组成部分，所述组成部分在不损坏的情况下无法与流动通道分开。此外也可以建议，散热元件与流动通道导热的界面接触。在这种设计方案中，蓄电池可以具有散热元件，所述散热元件能够与流动通道的导热界面耦连。蓄电池和流动通道之间的热量传递则通过接触位置实现，所述接触位置实现了从蓄电池的散热元件向流动通道、尤其向构造在所述流动通道上的散热体传递热能。散热体优选与流动通道固定地连接。所述散热体尤其可以是布置或者设计在通道壁上的结构、例如肋片。

此外可以规定，散热元件的至少一个部分区域穿过流动通道的通道壁上的开口导引至所述流动通道中。按照这种设计方案，散热元件能够通过流动通道的通道壁保持在气流中。通道壁例如可以具有缝隙状的开口，散热元件扁平地构造的部分区域能够穿过所述开口。通道壁的开口尤其具有密封元件，所述密封元件将开口的边缘区域相对于散热元件密封，从而使空气流尽可能无损失地在流动通道内导引。热能或者能够从散热元件被直接排放至空气流中，并且/或者如果在蓄电池的散热元件和流动通道的通道壁之间形成具备导热连接的机械接触，则热能也能够排放至流动通道的材料中。

尤其可以规定，散热元件具有至少一个伸入空气流的流动路径中的冷却片。按照这种设计方案，散热元件例如也可以具有多个冷却片的设计。这些冷却片尤其可以在热学上相互分离并且同样分离地突伸进空气流中。此外，附加地或者备选地可以规定，流动通道具有至少一个突伸进空气流的流动路径中的冷却片。在这种设计方案中，蓄电池的散热元件通过导热的界面与流动通道相连，其中，蓄电池的热能被传递给流动通道的材料并且在这里通过所述流动通道的固定地构造的冷却片放出，所述冷却片被空气流绕流。

此外可以建议，散热元件沿着从电极到流动通道的热量传递的方向前后相继地首先具有电绝缘并且导热的第一部分区域和随后的导热的第二部分区域。所述第一和第二部分区域可以是基本上扁平地构造的散热元件前后相继地布置的层或者平面，其中，第一部分区域设计用于在电学上将电极相对于第二部分区域隔绝。第二部分区域用于将第一部分区域接收的热能传递给流动通道或者在所述流动通道中导引的空气流。第二部分区域的导电性在此不重要，也就是说第二部分区域可以是导电的，也可以是电绝缘的。按照这种设计方案，第一部分区域和第二部分区域可以配属于清洁设备不同的部件。例如散热元件的第一部分区域可以布置在蓄电池上，而第二部分区域是流动通道的部分区域。散热元件的部分区域出于热量传递的目的通过热学界面彼此耦连，以便实现蓄电池的散热。此外，散热元件的两个部分区域可以由不同的材料构成，所述材料更多地侧重于电绝缘性或者导热性能。

建议散热元件具有导热膏、导热油、导热泡沫和/或导热薄膜。散热元件的材料因此可以具有不同的形状和/或浓稠度，例如是固体或者膏状的液体。散热元件尤其也可以成型为流动通道的部分区域或者具有结构，所述结构是空气流通的并且因此允许在流动通道中导引的空气流进入。

此外，散热元件可以具有硅油、硅胶和/或金属氧化物。如果确保了散热元件所要求的导电性能和/或导热性能，则热塑性塑料、例如聚酰胺或者聚酰亚胺在必要时也同样适用。

按照一种实施方案可以规定，为散热元件配设用于探测其温度的温度传感器。通过温度传感器能够监控蓄电池的状态以及散热元件作为热学传导器的有效性。尤其能够探测升高的温度或者温度梯度。例如能够在一定时间段上探测、存储测量值并且将其用于故障诊断。

此外可以规定，在散热元件上连接蓄电池的保护电子器件或者蓄电池其它待冷却的元件，以便冷却这些元件。此外，除了蓄电池的电极也可以使蓄电池单体的外表面参与到冷却过程中，方式是使所述外表面也与散热元件热学耦连。此外也适宜的是，不影响蓄电池单体可能的废气排放过程。散热元件(以及电池连接器)例如为此具有用于使从蓄电池单体中逸出的气体穿过的气体排放开口。

此外可以规定清洁设备不同的实施形式，即蓄电池在风扇的抽吸侧或者压力面配属于流动通道的沿着流动方向位于过滤器之后的清洁空气区域。在两种实施形式中蓄电池都配属于流动通道的清洁空气区域，即不论是在风扇的抽吸侧还是压力侧，但在所有情况下都沿着流动方向位于过滤器之后，从而使被清洁设备吸入的空气中的抽吸物已经通过过滤器去除并且不会与蓄电池或者所述蓄电池的散热元件接触。

附图说明

以下根据实施例详细阐述本发明。在附图中，

图1示出了按照本发明的清洁设备，

图2示出了剖切按照本发明的清洁设备得到的纵截面图，

图3示出了多个具有散热元件的蓄电池单体的原理图，

图4示出了具有按照可行的实施形式的散热元件的蓄电池的俯视图，

图5示出了具有按照另一种实施形式的散热元件的蓄电池的俯视图，

图6示出了具有按照另一种实施形式的散热元件的蓄电池和流动通道的俯视图，

图7示出了处于相互连接的状态下的蓄电池和按照图6的流动通道。

具体实施方式

图1和图2示出了清洁设备1，所述清洁设备设计为自主行进的抽吸机器人。尽管在此按照自动的清洁设备1阐述本发明，但是本发明同样能够用于由用户手动导引的清洁设备1中。

清洁设备1在此例如具有壳体22、用于清洁设备1行进的电动驱动的滚轮24以及至少一个清洁元件，所述清洁元件在此例如是电动驱动的清洁滚锟23，所述清洁滚锟载有多个用于作用在待清洁平面上的刷毛簇。清洁滚锟23配属于抽吸嘴21，所述抽吸嘴通过流动通道2被风扇3的负压加载。借助马达25驱动风扇3。风扇3通过流动通道2输送待清洁平面的抽吸物，其中，抽吸物被阻留在具有过滤器18的抽吸物腔室4中，因此仅有清洁的空气能够流向风扇3。沿着流向风扇3的抽吸气流的方向，清洁空气区域位于过滤器18之后，所述清洁空气区域不仅在风扇3的抽吸侧，也在风扇3的压力面延伸。

在此例如在抽吸侧19为流动通道2配设蓄电池5，所述蓄电池通过在流动通道2中导引的抽吸气流冷却。然而在备选的实施方案中，蓄电池5也能够例如配属于风扇3的压力面20。然而适宜的是图2所示的布置结构，原因是空气流在抽吸侧19具有比在风扇3的压力面20更低的温度。

图3示例性地示出了蓄电池5，所述蓄电池能够为按照本发明的清洁设备1供给能量，例如用于运行风扇3的马达25或者也用于运行其它的用电器、例如用于行驶驱动、清洁元件的马达或者其它用电器。蓄电池5在此具有多个蓄电池单体6，所述蓄电池单体对应它们的极性借助电池连接器9串联。所述电池连接器9通常由金属构成并且是导电以及导热的。电池连接器9在蓄电池5的两侧延伸。以下仅参照蓄电池单体6的一个端面阐述蓄电池5的结构，其中显而易见的是，所述结构有利地涉及蓄电池单体6的两个端面并且由此也涉及在所有电极7上的连接。

电池连接器9在它背离电极7的一侧与散热元件8连接，所述散热元件由第一部分区域13和第二部分区域14组成。第一部分区域13在此布置在第二部分区域14和电池连接器9之间。第一部分区域13是电绝缘的并且同时是导热的。第一部分区域13例如由不导电的导热膏、导热油、硅油、氧化锌或者类似的成分组成。此外第一部分区域13也可以是由硅胶薄膜或者聚酰胺薄膜构成的导热垫。原则上所有具有至少0.5W/(m·K)的导热率并且同时具有至少10Ωm的比电阻的材料都适用于第一部分区域13。部分区域13优选具有比电阻高于1·10⁶Ωm的绝缘材料。由于第一部分区域13针对电池连接器9是电绝缘的，所述第一部分区域能够在其形状和尺寸方面与电池连接器9的形状和尺寸适配。散热元件8连接在第一部分区域13上的第二部分区域14原则上能够具有与第一部分区域13相同的电学和热学特性，然而比电阻在此并不重要。决定性的是第二部分区域14具有足够的导热率，即同样具有至少0.5W/(m·K)的导热率，由此使得从蓄电池5的电极7放出的热能能够从蓄电池5运走。电绝缘性原本就由第一部分区域13提供，因此第二部分区域14不必具有电绝缘特性。

通过蓄电池5的电极7在散热元件8上整体的导热连接，热量能够在蓄电池通常最热的地方有针对性地被放出。由此实现了蓄电池5有效的并且尤其也是均匀的冷却。除了电极7之外也能够在散热元件8上连接蓄电池的保护电子器件或者其它待冷却的元件。此外，除了电极7之外也能够可选地在散热元件8上热学地连接蓄电池单体6的周向面，从而使蓄电池单体6不仅通过它的端面，而是也通过较大的周向面被冷却。散热元件8能够通过它背离电极7或者电池连接9的一侧放出热量。

图4示出了蓄电池5一种可行的实施形式，所述蓄电池的蓄电池单体6借助导引通过清洁设备1的流动通道2的空气流冷却。示意性地从上方示出了蓄电池5。可以看出的是多个借助桥状的电池连接器9串联的蓄电池单体6。散热元件8位于电池连接器9上方，所述散热元件侧向地从蓄电池单体6伸出并且以部分区域14突伸进流动通道2中。流动通道2具有用于容纳散热元件8的开口10，所述开口的开口边缘配设有密封元件16，所述密封元件将流动通道2相对于散热元件8导引穿过的部分区域14密封。

散热元件8具有第一部分区域13和第二部分区域14。所述第一部分区域13和第二部分区域14都设计为导热的。此外，至少第一部分区域13具有电绝缘的功能，所述第一部分区域位于流动通道2外部。散热元件8突伸进流动通道2中的第二部分区域可以设计为空气流通的，从而使穿过流动通道2流动的空气流的至少一部分能够被散热元件8的材料导引。第二部分区域14可以例如板形地或者按照端侧开放的空心体的形式设计为流动通道2的纵截面、流动通道2的通道壁的部分区域或者类似的结构。在此，在第二部分区域14中布置有其它温度传感器15，所述温度传感器测量第二部分区域14在流动通道2内外的实时温度。此外可以备选地或者附加地规定，在第一部分区域13上布置温度传感器15，所述温度传感器位于蓄电池5的电极7附近。通过温度传感器15的测量结果能够推断出蓄电池5异常高的温度或者温度梯度，所述温度或者温度梯度表示蓄电池5过热。能够在确定的时间段上采集、存储并且分析测量值。

图5示出了蓄电池5的另一种实施形式，所述蓄电池具有多个独立地布置在其上的散热元件8。每个散热元件8、在此例如两个散热元件8在导热性和导电性方面的材料特性被均匀地设计。散热元件8分别穿过流动通道2的通道壁11的开口10伸出自由的端部区域。散热元件8构成蓄电池5的冷却片。

图6和图7示出了本发明的其它实施形式，在所述实施形式中，至少散热元件8的第二部分区域14构造在流动通道2上、即是流动通道2的部分。蓄电池5具有散热元件8相应的第一部分区域13。所述第一部分区域13是电绝缘的并且导热的。第二部分区域14同样是导热的并且必要时可以是导电的，例如是诸如由铜片成型的。流动通道2的散热元件8具有多个冷却片12，所述冷却片从通道壁11向内突伸进流动通道2、即流经流动通道2的气流的流动路径中。

在图6中蓄电池5和流动通道2或者冷却片12尚且是热学分离的，因为散热元件8的第一部分区域13尚且与第二部分区域14相间隔。在图7中蓄电池5通过通道壁11外侧上的热学界面17与流动通道2并且由此也与所述流动通道的冷却片12耦连。第一部分区域13和第二部分区域14目前形成了共同的散热元件8，所述散热元件将热量从蓄电池单体6的电极7放出到在流动通道2中导引的空气流中。用于连接散热元件8的两个部分区域13、14的热学界面17可以设计在蓄电池5上或者流动通道2上。按照特别简便的形式，所述界面17是导热膏、导热油、导热薄膜或者类似成分。

附图标记清单

1 清洁设备

2 流动通道

3 风扇

4 抽吸物腔室

5 蓄电池

6 蓄电池单体

7 电极

8 散热元件

9 电池连接器

10 开口

11 通道壁

12 冷却片

13 部分区域

14 部分区域

15 温度传感器

16 密封元件

17 界面

18 过滤器

19 抽吸侧

20 压力侧

21 抽吸嘴

22 壳体

23 清洁滚锟

24 滚轮

25 马达

Claims (8)

1.一种清洁设备(1)，所述清洁设备具有风扇(3)、抽吸嘴(21)和沿着流动方向构造在所述抽吸嘴(21)和风扇(3)之间的流动通道(2)，其中，所述风扇(3)构造用于将抽吸物从待清洁的表面输送至抽吸物腔室(4)中，其中，清洁设备(1)具有带有至少一个蓄电池单体(6)的蓄电池(5)，所述蓄电池单体能够借助流经流动通道(2)的空气流冷却，其特征在于，蓄电池(5)的至少一个蓄电池单体(6)完全布置在流动通道(2)的外部，并且通过蓄电池(5)的布置在流动通道(2)外部的电极(7)将所述蓄电池(5)导热地与流动通道(2)连接，其中，电极(7)和流动通道(2)之间的连接部具有电绝缘的并且导热的散热元件(8)，所述散热元件设置用于将电极(7)的热能传递给在流动通道(2)中导引的空气流，不使电极暴露在流经流动通道的空气流中，其中，所述散热元件(8)构成流动通道(2)的部分区域，并且，所述散热元件(8)具有至少一个突伸进空气流的流动路径中的冷却片(12)，其中，所述散热元件具有第一部分区域(13)和第二部分区域(14)，其中，第一部分区域(13)是蓄电池(5)的一部分，其中，第二部分区域(14)是流动通道(2)的一部分，并且其中第一部分区域(13)通过通道壁(11)外侧上的热学界面(17)与流动通道(2)并且由此也与所述流动通道的冷却片(12)耦连。

2.按权利要求1所述的清洁设备(1)，其特征在于，所述蓄电池(5)具有多个蓄电池单体(6)，所述蓄电池单体的电极(7)通过导电并且导热的电池连接器(9)相互连接，其中，所述电池连接器(9)在一侧与电极(7)相连并且在另一侧与散热元件(8)相连。

3.按权利要求1或2所述的清洁设备(1)，其特征在于，所述散热元件(8)的至少一个部分区域穿过流动通道(2)的通道壁(11)上的开口(10)导引至所述流动通道(2)中。

4.按权利要求1或2所述的清洁设备(1)，其特征在于，所述散热元件(8)沿着从电极(7)到流动通道(2)的传热方向前后相继地首先具有电绝缘并且导热的第一部分区域(13)和随后的导热的第二部分区域(14)。

5.按权利要求1或2所述的清洁设备(1)，其特征在于，所述散热元件(8)具有导热膏、导热油、导热泡沫和/或导热薄膜。

6.按权利要求1或2所述的清洁设备(1)，其特征在于，所述散热元件(8)具有硅油、硅胶和/或金属氧化物。

7.按权利要求1或2所述的清洁设备(1)，其特征在于，为所述散热元件(8)配设有用于探测所述散热元件(8)的温度的温度传感器(15)。

8.按权利要求1或2所述的清洁设 备(1)，其特征在于，所述蓄电池(5)在风扇(3)的抽吸侧(19)配属于流动通道的沿着流动方向位于过滤器(18)之后的清洁空气区域。

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