DE102014108479A1

DE102014108479A1 - Verfahren und Einstellvorrichtung zum Einstellen einer Betriebsleistung einer Saugvorrichtung, Handgriff zum Führen einer Saugvorrichtung sowie Saugvorrichtung

Info

Publication number: DE102014108479A1
Application number: DE102014108479.9A
Authority: DE
Inventors: Stefan Tiekötter; Peter Zinkann
Original assignee: Miele und Cie KG
Current assignee: Miele und Cie KG
Priority date: 2014-06-17
Filing date: 2014-06-17
Publication date: 2015-12-17

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einstellen einer Betriebsleistung einer Saugvorrichtung (210), insbesondere eines Staubsaugers, wobei die Saugvorrichtung (210) eine für einen Dauerbetrieb der Saugvorrichtung (210) geeignete Nennleistung und eine für einen kurzzeitigen Betrieb der Saugvorrichtung (210) geeignete Maximalleistung aufweist, wobei die Maximalleistung größer als die Nennleistung ist. Das Verfahren umfasst einen Schritt des Anpassens eines die Betriebsleistung repräsentierenden Betriebsleistungswertes (214) unter Verwendung eines Anforderungssignals (216) zum Erhöhen der Betriebsleistung auf die Maximalleistung und unter Verwendung eines Überwachungssignals (218) zum Anzeigen einer thermischen Belastung zumindest eines temperaturempfindlichen Bauteils (220) der Saugvorrichtung (210).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einstellvorrichtung zum Einstellen einer Betriebsleistung einer Saugvorrichtung, einen Handgriff zum Führen einer Saugvorrichtung sowie eine Saugvorrichtung, beispielsweise in Form eines Staubsaugers.
Im Zuge des Energy-Labels für Staubsauger werden für Haushaltsstaubsauger Energieklassen vorgegeben, in denen wesentlich niedrigere Aufnahmeleistungen als heute üblich zulässig sind. Dies wird dazu führen, dass die aerodynamischen Leistungswerte der Staugsauger zurückgehen, was für das normale Saugen noch völlig ausreicht, bei einer Stelle mit einer besonders hartnäckigen Verschmutzung jedoch zu einer Einschränkung in der Performance führen kann.
Der Erfindung stellt sich somit das Problem ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Einstellvorrichtung zum Einstellen einer Betriebsleistung einer Saugvorrichtung, einen verbesserten Handgriff zum Führen einer Saugvorrichtung sowie eine verbesserte Saugvorrichtung zu schaffen.
Erfindungsgemäß wird dieses Problem durch ein Verfahren und eine Einstellvorrichtung zum Einstellen einer Betriebsleistung einer Saugvorrichtung, durch einen Handgriff zum Führen einer Saugvorrichtung sowie durch eine Saugvorrichtung mit den Merkmalen der Hauptansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgenden Unteransprüchen.
Die mit der Erfindung erreichbaren Vorteile bestehen neben der Möglichkeit einer kurzzeitigen Erhöhung der Betriebsleistung einer Saugvorrichtung über eine Nennleistung der Saugvorrichtung hinaus darin, dass eine thermische Überlastung der Saugvorrichtung vermieden werden kann.
Ein Verfahren zum Einstellen einer Betriebsleistung einer Saugvorrichtung, insbesondere eines Staubsaugers, wobei die Saugvorrichtung eine für einen Dauerbetrieb der Saugvorrichtung geeignete Nennleistung und eine für einen kurzzeitigen Betrieb der Saugvorrichtung geeignete Maximalleistung aufweist, wobei die Maximalleistung größer als die Nennleistung ist, umfasst den folgenden Schritt:
Anpassen eines die Betriebsleistung repräsentierenden Betriebsleistungswertes unter Verwendung eines Anforderungssignals zum Erhöhen der Betriebsleistung auf die Maximalleistung und unter Verwendung eines Überwachungssignals zum Anzeigen einer thermischen Belastung zumindest eines temperaturempfindlichen Bauteils der Saugvorrichtung.
Unter einer Saugvorrichtung kann ein Gerät zum Bereitstellen einer Saugleistung zum Ansaugen eines Fluids verstanden werden. Beispielsweise kann eine Saugvorrichtung ein Haushaltsstaubsauger sein. Unter der Betriebsleistung kann eine im Betrieb der Saugvorrichtung aufgenommene elektrische Leistung oder beispielsweise eine im Betrieb der Saugvorrichtung von einem Motor bereitgestellte aerodynamische Leistung verstanden werden. Unter der Nennleistung kann eine im bestimmungsgemäßen Dauerbetrieb der Saugvorrichtung maximal aufgenommene oder bereitgestellte Leistung verstanden werden, bei der beispielsweise eine thermische Überhitzung der Saugvorrichtung vermieden werden kann. Auch kann unter der Nennleistung eine durch eine Energieklasse vorgegebene maximale Aufnahmeleistung der Saugvorrichtung verstanden werden. Unter der Maximalleistung kann eine Boost-Leistung verstanden werden, die kurzzeitig, beispielsweise für eine Zeitdauer von einigen Sekunden, beispielsweise für eine Zeitdauer von weniger als 10 Sekunden oder weniger als 5 Sekunden am Stück von der Saugvorrichtung bereitgestellt werden kann. Der Betriebsleistungswert kann zum Einstellen der Betriebsleistung der Saugvorrichtung, beispielsweise zum Einstellen einer Motorleistung eines Motors der Saugvorrichtung, verwendet werden. Ein die Maximalleistung repräsentierender Maximalleistungswert kann einen maximal zulässigen Wert darstellen, auf den der Betriebsleistungswert kurzzeitig erhöht werden kann. Das Anforderungssignal und das Überwachungssignal können elektrische Signale darstellen. Durch das Anforderungssignal kann eine Anforderung einer Bedienperson zum Erhöhen der Betriebsleistung über die Nennleistung hinaus übertragen werden. Somit kann das Anforderungssignal verwendet werden, um eine Boost-Funktion der Saugvorrichtung zu aktivieren, bei der die Betriebsleistung der Saugvorrichtung kurzzeitig bis auf die Maximalleitung erhöht werden kann. Durch das Überwachungssignal kann beispielsweise ein Temperaturwert, der eine Temperatur des temperaturempfindlichen Bauteils abbildet oder ein Zustandswert, der beispielsweise einen in Bezug auf die thermische Belastung kritischen oder unkritischen Zustand der Saugvorrichtung kennzeichnet, übertragen werden. Das Überwachungssignal kann als eine Entscheidungsgrundlage verwendet werden, um zu entscheiden, ob die Betriebsleistung kurzzeitig über die Nennleistung hinaus erhöht werden kann, ohne dass eine thermische Überlastung des temperaturempfindlichen Bauteils auftritt. Bei dem temperaturempfindlichen Bauteil kann es sich um eine elektronische Komponente, beispielsweise um eine Motorwicklung eines elektrischen Motors oder um ein Leistungsbauteil der Saugvorrichtung handeln.
Der dem Verfahren zugrunde liegende Ansatz kann beispielsweise im Zusammenhang mit einem Staubsauger eingesetzt werden, der zum Einhalten einer Energieklasse eine vorgegebene maximale Nennleistung aufweist. Vorteilhafterweise ermöglicht es der Ansatz, dass einer Bedienperson der Saugvorrichtung für Stellen mit einer besonders hartnäckigen Verschmutzung, kurzzeitig eine höhere Leistung zur Verfügung gestellt wird. Eine solch höhere Leistung kann dabei über die Nennleistung hinausgehen.
Grundsätzlich ermöglicht der heute vorliegende Stand der Norm des Energy-Labels für Staubsager eine kurzzeitige bzw. zeitlich begrenzte Leistungserhöhung, die dann für eine definierte Zeit entsprechend mehr Saugleistung zur Verfügung stellen kann, um Grobschmutz und stark verschmutzte Stellen in der gewohnten Weise reinigen zu können.
Um für Grobschmutz und stark verschmutzte Stellen durch Leistungserhöhung eine wirksame Performance zur Verfügung stellen zu können, ist eine Leistungserhöhung für einige Sekunden über eine Boost-Funktion vorteilhaft. Diese Leistungserhöhung kann so kurzfristig sein, dass sie im Normalfall nicht zu einer wesentlichen Temperaturerhöhung, beispielsweise der Motorwicklung führt. Für den Fall, dass eine konstante Temperaturüberwachung der Motorwicklung vorgesehen ist, kann diese, wenn die Temperatur der Motorwicklung nahe an der zulässigen Maximaltemperatur liegt, die Dauer und Höhe der Leistungserhöhung reduzieren. Der beschriebene Ansatz ermöglicht vorteilhafterweise die Durchführung einer solchen Leistungserhöhung, beispielsweise bis auf die Maximalleistung, ohne dass dies zu einer thermischen Überlastung eines Gebläsemotors der Saugvorrichtung führt. Gleiches gilt für eine Motorelektronik der Saugvorrichtung bzw. für eine Betriebstemperatur der Leistungshalbleiter der Motorelektronik, die durch den beschriebenen Ansatz auch bei aktivierter Boost-Funktion der Saugvorrichtung vor einer thermischen Überlastung geschützt werden können.
Somit ermöglicht der beschriebene Ansatz eine intelligente Leistungserhöhung, beispielsweise für Staubsauger niedriger Aufnahmeleistung.
Der beschriebene Ansatz kann in Ergänzung oder alternativ zu bekannten Temperaturbegrenzern eingesetzt werden, durch die die Wicklung von Antrieben, auch die von Gebläseantrieben in Staubsaugern, vor thermischer Überlastung geschützt werden können. Ein solcher Temperaturbegrenzer kann ein Temperaturschalter sein. Ein solcher Temperaturbegrenzer eignet sich im Zusammenhang mit einer thermischen Überlastung, die aus einem Fehlerfall herrührt, beispielsweise aus einem schwergängigen Kugellager, oder aus einem nicht bestimmungsgemäßen Gebrauch des Geräts, beispielsweise bei einem beschädigten Staubbeutel, bei dem austretender Staub das Gebläselaufrad blockiert oder zu starker Unwucht führt. Überschreitet die Wicklungstemperatur einen festgelegten Grenzwert, kann ein socher Temperaturbegrenzer eingesetzt werden, um den Gebläsemotor vom Netz zu trennen.
Im Unterschied zu einer Übertemperaturbegrenzung, die im Fehlerfall greift, also reaktiv ausgelegt ist, kann durch den hier beschriebenen Ansatz eine aktive Gestaltung bzw. Regelung des Erwärmungsgeschehens bzw. ein Temperaturmanagement der Motorwicklung realisert werden.
Im Unterschied zu bekannten Temperaturbegrenzungen bzw. -abschaltungen erleichtert der hier beschriebne Ansatz die Gestaltung einer Leistungserhöhung, die bei Staubsaugern mit niedriger Eingangsleistung erforderlich sein kann, um für Grobschmutz und stark verschmutzte Stellen eine entsprechende Saugperformance zur Verfügung zu stellen, da die Boost-Funktion gemäß dem hier beschriebenen Ansatz nicht zum Überschreiten bzw. Erreichen der Grenztemperatur von Motorwicklung und Motorelektronik führen kann.
Vorteilhafterweise kann der beschriebene Ansatz eingesetzt werden, um zu verhindern, dass die Motorwicklung und die Motorelektronik einer Saugvorrichtung durch das Aktivieren einer kurzzeitigen Leistungserhöhung thermisch überlastet wird.
Dazu kann das genannte Verfahren zum Einstellen einer Betriebsleistung einer Saugvorrichtung einen Schritt des Erfassens der thermischen Belastung des zumindest eines temperaturempfindlichen Bauteils sowie einen Schritt des Bereitstellens des Überwachungssignals umfassen, wobei das Überwachungssignal die thermische Belastung repräsentieren kann. Die Schritte des Erfassens und Bereitstellens können beispielsweise unter Verwendung eines Temperatursensors erfolgen. Vorteilhafterweise kann dabei auf Temperatursensoren zurückgegriffen werden, wie sie bereits in Saugvorrichtungen verbaut werden.
Der unter Verwendung des genannten Anforderungssignals und des genannten Überwachungssignals angepasste Betriebsleistungswert kann in einem Schritt des Einstellens verwendet werden, um die Betriebsleistung der Saugvorrichtung einzustellen. Somit kann das genannte Verfahren verwendet werden, um die Betriebsleistung der Saugvorrichtung zu steuern oder zu regeln.
Gemäß einer Ausführungsform kann im Schritt des Anpassens der Betriebsleistungswert auf einen die Maximalleistung repräsentierenden Maximalleistungswert angepasst werden, wenn das Überwachungssignal eine unterhalb einer Grenzbelastung liegende thermische Belastung des zumindest eines temperaturempfindlichen Bauteils anzeigt. Die Grenzbelastung kann einen oberen Schwellenwert für die thermische Belastung des temperaturempfindlichen Bauteils definieren. Beispielsweise kann die Grenzbelastung eine Grenztemperatur darstellen. Durch das Anpassen des Betriebsleistungswerts auf den Maximalleistungswert kann eine maximale aerodynamische Leistung der Saugvorrichtung bereitgestellt werden.
Zusätzlich oder alternativ kann im Schritt des Anpassens der Betriebsleistungswert auf einen zwischen dem Maximalleistungswert und einem die Nennleistung repräsentierenden Nennleistungswert liegenden Zwischenwert angepasst werden, wenn das Überwachungssignal eine zwischen einer Nennbelastung und der Grenzbelastung des zumindest eines temperaturempfindlichen Bauteils liegende thermische Belastung anzeigt. Die Nennbelastung kann einen unterhalb der Grenzbelastung liegenden Schwellenwert für die thermische Belastung des temperaturempfindlichen Bauteils definieren. Indem die Betriebsleistung bei einer angezeigten Überschreitung der Nennbelastung nicht bis ganz auf die Maximalleistung erhöht wird, kann eine Zeitdauer der erhöhten Leistungsbereitstellung verlängert werden, da ein Erreichen der Grenzbelastung des temperaturempfindlichen Bauteils hinausgezögert werden kann.
Zusätzlich oder alternativ kann im Schritt des Anpassens der Betriebsleistungswert auf den Nennleistungswert angepasst werden, wenn das Überwachungssignal eine oberhalb einer Grenzbelastung des zumindest eines temperaturempfindlichen Bauteils liegende thermische Belastung anzeigt. Auf diese Weise kann die Boost-Funktion der Saugvorrichtung unterbunden und somit eine Überhitzung des temperaturempfindlichen Bauteils verhindert werden.
Generell kann im Schritt des Anpassens der Betriebsleistungswert abhängig von einem zeitlichen Abstand zwischen dem Anforderungssignal und einem dem Anforderungssignal zeitlich vorangegangenen Anforderungssignal angepasst werden. Beispielsweise kann eine Zeitspanne zwischen zwei aufeinanderfolgenden Anforderungssignalen oder eine Anzahl von aufeinanderfolgenden Anforderungssignalen innerhalb eines vorbestimmten Zeitintervalls ausgewertete werden und im Schritt des Anpassens kann eine Erhöhung des Betriebsleistungswertes abhängig von einem Ergebnis einer solchen Auswertung durchgeführt oder verhindert werden. Auf diese Weise kann beispielsweise eine zu häufige Aktivierung der Boost-Funktion unterbunden werden.
Eine Einstellvorrichtung zum Einstellen einer Betriebsleistung einer Saugvorrichtung, insbesondere eines Staubsaugers, wobei die Saugvorrichtung eine für einen Dauerbetrieb der Saugvorrichtung geeignete Nennleistung und eine für einen kurzzeitigen Betrieb der Saugvorrichtung geeignete Maximalleistung aufweist, wobei die Maximalleistung größer als die Nennleistung ist, weist das das folgende Merkmal auf:
eine Einrichtung zum Anpassen eines die Betriebsleistung repräsentierenden Betriebsleistungswertes unter Verwendung eines Anforderungssignals zum Erhöhen der Betriebsleistung auf die Maximalleistung und unter Verwendung eines Überwachungssignals zum Anzeigen einer thermischen Belastung zumindest eines temperaturempfindlichen Bauteils der Saugvorrichtung.
Die Einstellvorrichtung kann ausgebildet sein, um den oder die Schritte des genannten Verfahrens zum Einstellen einer Betriebsleistung einer Saugvorrichtung umzusetzen. Beispielsweise kann die Einstellvorrichtung als Teil einer Motorelektronik der Saugvorrichtung realisiert werden.
Ein Handgriff zum Führen einer Saugvorrichtung, insbesondere eines Staubsauger, durch eine Bedienperson, weist die folgenden Merkmale auf:
einen Körper, der ausgeformt ist, um von der Bedienperson der Saugvorrichtung zum Bedienen der Saugvorrichtung in der Hand gehalten zu werden; und
eine Betätigungseinrichtung, die für die Bedienperson betätigbar an dem Körper angeordnet ist und ausgebildet ist, um eine Betätigung durch die Bedienperson zu erfassen und ansprechend auf die Betätigung ein Anforderungssignal zum Erhöhen einer Betriebsleistung der Saugvorrichtung bereitzustellen.
Bei dem Körper kann es sich um einen Griff handeln, wie er bereits im Zusammenhang mit bekannten Saugvorrichtungen eingesetzt wird. Die Betätigungseinrichtung kann beispielsweise als eine Taste oder ein Schieber realisiert sein. Die Betätigungseinrichtung kann beispielsweise von einem Finger der Hand der Bedienperson betätigt werden. Durch die Betätigung kann eine Aktivierung einer Boost-Funktion der Saugvorrichtung angefordert werden. Insbesondere kann durch die Betätigung eine Erhöhung der Betriebsleistung über eine bei der Betätigung der Betätigungseinrichtung bereits von der Saugvorrichtung bereitgestellte Nennleistung angefordert werden. Somit kann eine am Handgriff angeordnete Betätigungseinrichtung vorteilhaft dazu verwendet werden, die Boost-Funktion der Saugvorrichtung zu aktivieren.
Eine Saugvorrichtung, insbesondere ein Staubsauger oder ein Saugvorsatz für einen Staubsauger, weist die folgenden Merkmale auf:
Einen Antrieb, der ausgebildet ist, um in einem ersten Betriebsmodus eine erste Betriebsleistung und in einem zweiten Betriebsmodus eine zweite Betriebsleistung für einen Betrieb der Saugvorrichtung bereitzustellen;
einen genannten Handgriff; und
eine Steuereinrichtung, die ausgebildet ist, um unter Verwendung des Anforderungssignals der Betätigungseinrichtung des Handgriffs ein Steuersignal zum Umschalten des Antriebs zwischen dem ersten Betriebsmodus und dem zweiten Betriebsmodus bereitzustellen.
Beispielsweise kann der Antrieb einen Elektromotor zum Bereitstellen der Betriebsleistung in Form einer Saugleistung der Saugvorrichtung umfassen. Zusätzlich oder alternativ kann der Antrieb einen Elektromotor zum Bereitstellen der Betriebsleistung in Form einer Bewegung einer Reinigungsbürste des Saugvorsatzes umfassen. Dabei können der erste Betriebsmodus einem Betrieb des Elektromotors mit einer ersten Drehzahl und der zweite Betriebsmodus einem Betrieb des Elektromotors mit einer zweiten Drehzahl zugeordnet sein. Somit können unterschiedliche Betriebsmodi der Saugvorrichtung von dem Handgriff der Saugvorrichtung aus durch eine Bedienperson eingestellt werden.
Gemäß einer Ausführungsform kann die Steuereinrichtung der Saugvorrichtung als eine bereits genannte Einstellvorrichtung ausgeführt sein. In diesem Fall kann der Nennleistungswert dem ersten Betriebsmodus und der Maximalleistungswert kann dem zweiten Betriebsmodus zugeordnet sein. Vorteilhafterweise kann die Einstellvorrichtung hierbei ausgebildet sein, um das Steuersignal unter Verwendung des von der Einrichtung zum Anpassen angepassten Betriebsleistungswertes bereitzustellen. Auf diese Weise kann ein Umschalten zwischen den Betriebsmodi abhängig von der thermischen Belastung eines temperaturempfindlichen Bauteils der Saugvorrichtung erfolgen.
Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung eines Verfahrens nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, wenn das Programmprodukt auf einem Computer oder einer Vorrichtung ausgeführt wird.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen rein schematisch dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben. Es zeigen:
1 eine Motoranordnung einer Saugvorrichtung;
2 eine Saugvorrichtung;
3 eine Einstellvorrichtung zum Einstellen einer Betriebsleistung einer Saugvorrichtung;
4 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Einstellen einer Betriebsleistung einer Saugvorrichtung;
5 Diagramme zur Darstellung eines Zusammenhangs zwischen einer Betriebsleistung und einer Betriebstemperatur; und
6 eine Saugvorrichtung.
1 zeigt eine Motoranordnung einer Saugvorrichtung. Die Motoranordnung umfasst zwei Anschlüsse, zwischen denen im Betrieb der Saugvorrichtung eine Nennspannung U_N angelegt werden kann. In Reihe zwischen den Anschlüssen sind ein Motor 100 mit einer Ankerinduktivität L_anker, eine Erregerinduktivität 102 L_ERR sowie ein Schalter 104 geschaltet. Ein Temperatursensor 106 ist thermisch mit der Erregerinduktivität 102 gekoppelt und ausgebildet, um ein Temperatursignal zum Steuern einer Schalterstellung des Schalters 104 an einen Steuereingang des Schalters 104 bereitzustellen. Somit kann gesteuert durch Temperatursensor 106 ein Stromfluss zwischen den beiden Anschlüssen unterbrochen und somit der Motor 100 ausgeschaltet werden. Der Temperatursensor 106 kann zusammen mit dem Schalter 104 als ein Temperaturbegrenzer eingesetzt werden.
Bei dem Motor 100 kann es sich um einen handelsüblichen Staubsaugeruniversalmotor mit einem in Reihe zur Anker- und Rotorwicklung liegenden Temperaturbegrenzer handeln, der die Betriebstemperatur der Erregerwicklung 102 überwacht.
2 zeigt eine schematische Darstellung einer Saugvorrichtung 210, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Saugvorrichtung 210 kann beispielsweise ein Staubsauger sein. Die Saugvorrichtung 210 weist eine Boost-Funktion auf, die es ermöglicht, eine Betriebsleistung der Saugvorrichtung 210 kurzzeitig über eine Nennleistung der Saugvorrichtung 210 bis zu einer Maximalleistung zu erhöhen.
Die Saugvorrichtung 210 weist einen Antrieb 100, beispielsweise in Form des in 1 gezeigten Motors, zum Bereitstellen der Betriebsleistung auf. Zum Einstellen der Betriebsleistung weist die Saugvorrichtung 210 eine Vorrichtung 212 zum Einstellen der Betriebsleistung auf. Die Betriebsleistung kann unter Verwendung eines Betriebsleistungswertes 214 eingestellt werden. Die Vorrichtung 212 ist ausgebildet, um einen Wert des Betriebsleistungswertes 214 unter Verwendung eines Anforderungssignals 216 und zumindest eines Überwachungssignals 218 anzupassen und gemäß diesem Ausführungsbeispiel zum Einstellen der Betriebsleistung des Antriebs 100 an den Antrieb 100 bereitzustellen.
Die Saugvorrichtung 210 weist zumindest ein temperaturempfindliches Bauteil 220 auf. Bei dem temperaturempfindliches Bauteil 220 kann es sich beispielsweise um eine Wicklung des Antriebs 100 oder um ein Leistungsbauteil zum Bereitstellen elektrischer Energie an den Antrieb 100 handeln. Ein Temperatursensor 106, beispielsweise der anhand von 1 beschriebene Temperatursensor, ist mit dem temperaturempfindlichen Bauteil 220 thermisch gekoppelt. Der Temperatursensor 106 ist ausgebildet, um eine thermische Belastung des temperaturempfindlichen Bauteils 220 zu erfassen und das die thermische Belastung repräsentierende Überwachungssignal 218 an die Vorrichtung 212 bereitzustellen.
Die Saugvorrichtung 210 weist eine Betätigungseinrichtung 222 auf. Die Betätigungseinrichtung 222 kann zum Anfordern einer Aktivierung der Boost-Funktion von einer Bedienperson der Saugvorrichtung 210 betätigt werden. Ansprechend auf eine Betätigung ist die Betätigungseinrichtung 222 ausgebildet, um das Anforderungssignal 216 bereitzustellen.
Die Vorrichtung ist ausgebildet, um das Anforderungssignal 216 und das Überwachungssignal 218 einzulesen und unter Verwendung zumindest dieser zwei Signale 216, 218 den Betriebsleistungswert 214 ausgehend von einem aktuellen Wert des Betriebsleistungswertes 214 anzupassen, beispielsweise zu erhöhen, zu erniedrigen oder beizubehalten.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel kann zumindest ein weiterer Temperatursensor zum Erfassen der thermischen Belastung zumindest eines weiteren temperaturempfindlichen Bauteils und zum Bereitstellen zumindest eines weiteren Überwachungssignals vorgesehen sein. In diesem Fall kann die Vorrichtung 212 ausgebildet sein, um den Betriebsleistungswert 214 ferner unter Verwendung des zumindest einen weiteren Überwachungssignals anzupassen.
3 zeigt eine Einstellvorrichtung 212 zum Einstellen einer Betriebsleistung einer Saugvorrichtung, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Dabei kann es sich beispielsweise um die anhand von 2 beschriebene Einstellvorrichtung 212 einer Saugvorrichtung handeln.
Die Einstellvorrichtung 212 weist eine Einrichtung 312 zum Anpassen eines die Betriebsleistung der Saugvorrichtung repräsentierenden Betriebsleistungswertes 214 auf. Die Einrichtung 312 weist eine Eingangsschnittstelle zum Empfang eines Anforderungssignals 216, eine Eingangsschnittstelle zum Empfang eines Überwachungssignals 218 und eine Ausgangsschnittstelle zum Ausgeben des Betriebsleistungswertes 214 auf. Die Einrichtung 312 ist ausgebildet, um den Betriebsleistungswert 214 unter Verwendung von Signalwerten des Anforderungssignals 216 und des Überwachungssignals 218 anzupassen.
Dabei ist die Einrichtung 312 ausgebildet, um den Betriebsleistungswert 214 ansprechend auf einen Empfang des Anforderungssignals 216 abhängig von einer Art oder Größe des Überwachungssignals 218 anzupassen. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Einrichtung 312 ausgebildet, um den Betriebsleistungswert 214 ausgehend von einem eine Nennleistung repräsentierenden Nennleistungswert bis auf einen eine Maximalleistung der Saugvorrichtung darstellenden Maximalleistungswert zu erhöhen, wenn die thermische Belastung aktuell ausreichend klein ist, beispielsweise unterhalb einer vorbestimmten Grenzbelastung liegt. Die Nennleistung kann dabei eine von der Saugvorrichtung im Dauerbetrieb bereitstellbare maximale Betriebsleistung darstellen. Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird der Betriebsleistungswert 214 dabei nicht bis ganz auf den Maximalleistungswert erhöht, wenn die thermische Belastung bereits einen erhöhten Wert aufweist, beispielsweise oberhalb einer vorbestimmten Nennbelastung liegt. Weist die thermische Belastung bereits eine kritische Größe auf, liegt als beispielsweise bereits bei oder über der vorbestimmten Grenzbelastung, so kann die Einrichtung 312 ausgebildet sein, um den Betriebsleistungswert 214 auf den Nennleistungswert zu reduzieren oder auf dem Nennleistungswert zu belassen.
4 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Einstellen einer Betriebsleistung einer Saugvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Verfahren kann beispielsweise eingesetzt werden, um die Betriebsleistung der anhand von 2 beschriebenen Saugvorrichtung einzustellen.
Das Verfahren weist einen Schritt 412 des Anpassens auf. In dem Schritt 412 wird unter Verwendung eines Anforderungssignals und eines Überwachungssignals, wie bereits ausgeführt, ein Betriebsleistungswert angepasst, der eine Betriebsleistung der Saugvorrichtung repräsentiert. Optional kann das Verfahren einen Schritt 414 umfassen, in dem der im Schritt 412 des Anpassens angepasste Betriebsleistungswert verwendet wird, um die Betriebsleistung eines Antriebs der Saugvorrichtung einzustellen. Dazu kann der Betriebsleistungswert beispielsweise verwendet werden, um eine Drehzahl des Antriebs einzustellen. Die Schritte 412, 414 können wiederholt ausgeführt werden, beispielsweise ansprechend auf eine Bereitstellung oder einen Empfang eines aktualisierten Anforderungssignals oder eines aktualisierten Überwachungssignals.
5 zeigt Diagramme zur Darstellung eines Zusammenhangs zwischen einer Betriebsleistung und einer Betriebstemperatur einer Saugvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
In einem oben dargestellten ersten Diagramm ist auf der Abszisse die Zeit t und auf der Ordinate die Betriebsleistung P der Saugvorrichtung aufgetragen.
Ein erster Betriebsleistungsverlauf 530 der Betriebsleistung steigt ausgehend von einer Nennleistung (P_N) 532 zu einem Zeitpunkt 534 sprunghaft bis auf eine Maximalleistung (P_BOOST) 536 an und fällt anschließend zu einem Zeitpunkt 538 sprunghaft wieder bis auf die Nennleistung 532 ab. Zwischen den Zeitpunkten 534, 538 ist die Boost-Funktion der Saugvorrichtung aktiviert und die Saugvorrichtung stellt die Maximalleistung 536 bereit. Der Zeitpunkt 534 kann beispielsweise einen Empfang des Anforderungssignals durch die anhand von 2 beschriebene Einstellvorrichtung darstellen. Der Zeitpunkt 538 kann beispielsweise durch eine Rücknahme des Anforderungssignals, durch einen Ablauf einer maximal zulässigen Zeitdauer der Boost-Funktion ausgehend von dem Zeitpunkt 534 oder durch eine von dem Überwachungssignal angezeigte thermische Überlastung hervorgerufen sein.
Ein zweiter Betriebsleistungsverlauf 540 der Betriebsleistung steigt ausgehend von einer Nennleistung (P_N) 532 zu dem Zeitpunkt 534 sprunghaft bis auf die Maximalleistung (P_BOOST) 536 an, fällt anschließend vor dem Zeitpunkt 538 jedoch zunächst steil, dann abflachend bis auf einen Zwischenwert zwischen der Maximalleistung 536 und der Nennleistung 532 ab und verbleibt auf dem Zwischenwert bis über den Zeitpunkt 538 hinaus. Ab dem Zeitpunkt 534 ist die Boost-Funktion der Saugvorrichtung aktiviert und die Saugvorrichtung stellt zunächst die Maximalleistung 536 und anschließend eine über der Nennleistung 532 liegende reduzierte Maximalleistung bereit. Durch die Reduzierung der Betriebsleistung auf eine durch den Zwischenwert definierte Zwischenleitung kann die Zeitdauer der Boost-Funktion verlängert werden.
In einem unten dargestellten zweiten Diagramm ist auf der Abszisse die Zeit t und auf der Ordinate die thermische Belastung ϑ einer temperaturempfindlichen Komponente der Saugvorrichtung aufgetragen.
Ein erster Belastungsverlauf 550 der thermische Belastung ϑ steigt ausgehend von Null bis auf eine Grenzbelastung (ϑ_Grenz) 552 zu dem Zeitpunkt 538 an und fällt anschließend wieder ab. Gemäß einem Ausführungsbeispiel stellt der Belastungsverlauf 550 die zu dem Betriebsleistungsverlauf 530 korrespondierende thermische Belastung dar. Daraus wird ersichtlich, dass die Boost-Funktion zu dem Zeitpunkt 538 aufgrund des Erreichens der Grenzbelastung 552 beendet wird.
Ein zweiter Belastungsverlauf 554 der thermische Belastung ϑ steigt ausgehend von Null an, bleibt jedoch unterhalb der Grenzbelastung 552. Gemäß einem Ausführungsbeispiel stellt der Belastungsverlauf 554 die zu dem Betriebsleistungsverlauf 540 korrespondierende thermische Belastung dar. Daraus wird ersichtlich, dass die Boost-Funktion über den Zeitpunkt 538 heraus aufrechterhalten werden kann, da die thermische Belastung aufgrund der Reduzierung der Betriebsleistung, beispielsweise zu einem Zeitpunkt, zu dem der Belastungsverlauf eine Nennbelastung 556 erreicht, unterhalb der Grenzbelastung 552 gehalten werden kann.
Wie anhand der Diagramme gezeigt, kann das hier vorgestellte Verfahren zur Begrenzung der Betriebstemperatur zum einen, wie anhand des Verlaufs 530 gezeigt, mit keiner Leistungsreduzierung während der Boost-Funktion, oder aber, wie anhand des Verlaufs 540 gezeigt, mit einer Leistungsrücknahme während der Boost-Funktion realisiert werden.
Im Fall der Leistungsreduzierung während der Boost-Funktion wird die Grenztemperatur 552 später erreicht.
Anhand der vorangegangenen Figuren werden im Folgenden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung näher beschrieben.
Die kurzzeitige Leistungserhöhung über die Nennleistung 532 hinaus wird vorzugsweise durch das Betätigen einer Taste 222 im Handgriff der Saugvorrichtung 110, die im Folgenden als Staubsauger 110 angesehen wird, aktiviert. Die thermische Überlastung wird dadurch verhindert, dass während aktivierter Boost-Funktion die Betriebstemperatur des zumindest einen temperaturempfindlichen Bauteils 120, beispielsweise der Motorwicklung und der Leistungshalbleiter der Motorelektronik, permanent überwacht wird. Erreicht die Betriebstemperatur beispielsweise von Wicklung und Leistungshalbleitern deren Grenztemperatur 552, wird die Boost-Funktion beendet und die Leistung wieder auf den Nennwert 532 heruntergeregelt. Ein Neustart der Boost-Funktion wird so lange unterbunden, bis die Betriebstemperatur wieder deutlich gesunken ist, idealerweise, bis die Betriebstemperatur nur noch 50 bis 70 % der Grenztemperatur 552 beträgt.
Wird die Boost-Funktion innerhalb eines zu kurzen Zeitrasters erneut gestartet, während die Motorwicklung und die Motorelektronik noch nicht wieder das normale Temperaturniveau bzw. die niedrigere Beharrungstemperatur erreicht haben, so wird die Boost-Leistung sofort reduziert, um proaktiv auf das Erwärmungsgeschehen der Motorwicklung und der Motorsteuerung einzuwirken.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird durch das Zählen der Tastenbetätigungen verhindert, dass die Leistungserhöhung innerhalb kurzer Zeitspannen mehr als 2 bis 3 mal aktiviert werden kann. Durch eine Schaltflankenabfrage des Tasters 222 wird verhindert, dass durch Dauerbetätigung des Tasters 222 die Leistungserhöhung permanent bereitgestellt wird. Somit kann die Leistungserhöhung abhängig von einem zeitlichen Abstand zwischen aufeinanderfolgenden Anforderungssignalen 216 durchgeführt werden.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel wird die Höhe der Leistungserhöhung in Abhängigkeit der ansteigenden Betriebstemperatur ϑ reduziert, um über einen möglichst langen Zeitraum eine erhöhte Saugleistung P zur Verfügung stellen zu können. Wie anhand des Verlaufs 540 in 5 gezeigt, wird dabei bei Aktivierung der Boost-Funktion zunächst mit 100 % Boost-Leistung 536 begonnen. Mit fortschreitender Erwärmung der Motorwicklung und der Motorelektronik wird die Boost-Leistung kontinuierlich zurückgenommen, um die Zeitspanne bis zum Erreichen der Grenztemperatur 552 bestmöglich zu verlängern, um dem Nutzer während der Leistungserhöhung immer noch mehr Leistung als die Nennleistung 532 für eine bessere Saugperformance zur Verfügung zu stellen.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die beschriebene intelligente kurzfristige Leistungserhöhung vorzugsweise in Kombination mit kollektorlosen bzw. elektronisch kommutierten Gebläsemotoren 100 eingesetzt werden. Konstruktionsausführungen hierfür sind der geschaltete Reluktanzmotor (SRM, Switched Reluctance Motor), der permanent erregte Synchronmotor (PMSM) sowie zusätzlich ggf. noch der Induktionsmotor.
Eine kurzfristige Leistungserhöhung stellt für Kollektormotoren, speziell für den mechanischen Kollektor eine extreme Belastung dar. Da bei elektronisch kommutierten Motoren der mechanische Kollektor prinzipbedingt entfällt, kommen die Vorteile des beschriebenen Ansatzes bei elektronisch kommutierten Motoren besonders zum Tragen.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird in mehrere temperaturempfindliche Bauteile 220, insbesondere in die Motorwicklung sowie auf wenigstens einen Leistungshalbleiter, je ein analoger Temperatursensor 106 ein- bzw. aufgebracht. Die wenigstens zwei analogen Temperatursensoren 106 werden von einem Mikrorechner einer Motorelektronik des Antriebs 100 eingelesen bzw. ausgewertet. Ein entsprechend des oben beschriebenen Verfahrens gestalteter Algorithmus steuert die daraufhin die Boost-Funktion bzw. das Leistungsprofil der Boost-Funktion.
Vorteilhafterweise ist dabei keine thermische Überlastung der Motorwicklung und der Leistungshalbleiter durch die Boost-Funktion möglich.
Ferner kann durch eine kurzfristige Leistungsreduzierung während der Boost-Funktion eine erhöhte Saugleistung zeitlich begrenzt zur Verfügung gestellt werden, da der Erwärmungsfortschritt von Motor und Motorelektronik gebremst wird.
6 zeigt eine schematische Darstellung einer Saugvorrichtung 210 mit einem Handgriff 660 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Der Handgriff 660 weist einen Körper 661 auf. Der Körper 661 weist eine Form auf, die es einer Bedienperson ermöglicht, den Handgriff 660 zum Führen der Saugvorrichtung 210 in der Hand zu halten. An dem Körper 661 ist eine Betätigungseinrichtung 222 angeordnet, wie sie beispielsweise bereits anhand von 2 beschrieben wurde. Die Betätigungseinrichtung 222 ist ausgebildet, um ansprechend auf eine Betätigung ein Anforderungssignal 216 bereitzustellen.
Die Saugvorrichtung 210 weist eine Steuereinrichtung 662 und einen Antrieb 664 auf. Die Steuereinrichtung 662 ist ausgebildet, um ansprechend auf einen Empfang des Anforderungssignals 216 ein Steuersignal 663 an den Antrieb 664 bereitzustellen. Das Steuersignal 663 ist geeignet, um den Antrieb 664 zwischen zwei unterschiedlichen Betriebsmodi umzuschalten.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel stellt die Saugvorrichtung 210 einen Staubsauger und der Antrieb 664 einen Elektromotor zum Bereitstellen einer aerodynamischen Saugleistung dar. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel stellt die Saugvorrichtung 210 einen Saugvorsatz und der Antrieb 664 einen Antrieb zum Bewegen einer Reinigungsbürste des Saugvorsatzes dar.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Steuereinrichtung 662 ausgebildet, um den Antrieb 664 unabhängig von einer thermischen Belastung innerhalb der Saugvorrichtung 210 zu schalten. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist die Steuereinrichtung 662 entsprechend der anhand von 2 beschriebenen Einstellvorrichtung ausgeführt und ausgebildet, um den Antrieb 664 abhängig von einer thermischen Belastung innerhalb der Saugvorrichtung 210 zu schalten.
Grundsätzlich besteht die Möglichkeit über die Betätigungseinrichtung 222 im Handgriff 660 des Staubsaugers 210 auch die Leistung eines ggf. vorhandenen aktiven Saugvorsatzes insbesondere einer E-Bürste zu erhöhen. Die höhere Drehzahl steigert die Staubmobilisation und damit die Reinigungsperformance. Der beschriebene Ansatz der Erfindung greift dann auch hier, als Antriebsmotor 664 kommt dann auch ein elektronisch kommutierter Motor zum Einsatz.
Somit ermöglicht der beschriebene Ansatz ganz allgemein eine Erhöhung eines Leistungsparameters oder einer Leistungsgröße der Saugvorrichtung 210 in Form eines Staubsaugers 210 und/oder eines Saugvorsatzes.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Betätigungseinrichtung 222 als eine Taste realisiert. Die Betätigungseinrichtung 222 stellt die Funktion bereit, dass über eine Taste vom Handgriff 660 die Leistung des Staubsaugers 210 aus erhöht werden kannt. Somit kann eine Handgriffbedienung, beispielsweise zum Ein- und Ausschalten eines Staubsaugers oder zum Einstellen einer Saugleistung des Staubsaugers bis zu der Nennleistung des Staubsaugers, um eine Zusatzfunktion erweitert werden.

Claims

Verfahren zum Einstellen einer Betriebsleistung einer Saugvorrichtung (210), insbesondere eines Staubsaugers, wobei die Saugvorrichtung (210) eine für einen Dauerbetrieb der Saugvorrichtung (210) geeignete Nennleistung (532) und eine für einen kurzzeitigen Betrieb der Saugvorrichtung (210) geeignete Maximalleistung (536) aufweist, wobei die Maximalleistung (536) größer als die Nennleistung (532) ist, und wobei das Verfahren den folgenden Schritt umfasst: Anpassen (412) eines die Betriebsleistung repräsentierenden Betriebsleistungswertes (214) unter Verwendung eines Anforderungssignals (216) zum Erhöhen der Betriebsleistung auf die Maximalleistung (536) und unter Verwendung eines Überwachungssignals (218) zum Anzeigen einer thermischen Belastung zumindest eines temperaturempfindlichen Bauteils (220) der Saugvorrichtung (210).
Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem im Schritt (412) des Anpassens der Betriebsleistungswert (214) auf einen die Maximalleistung (536) repräsentierenden Maximalleistungswert angepasst wird, wenn das Überwachungssignal (218) eine unterhalb einer Grenzbelastung (552) liegende thermische Belastung des zumindest eines temperaturempfindlichen Bauteils (220) anzeigt.
Verfahren gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem im Schritt (412) des Anpassens der Betriebsleistungswert (214) auf einen zwischen einem die Maximalleistung (536) repräsentierenden Maximalleistungswert und einem die Nennleistung (532) repräsentierenden Nennleistungswert liegenden Zwischenwert angepasst wird, wenn das Überwachungssignal (218) eine zwischen einer Nennbelastung (556) und einer Grenzbelastung (552) des zumindest eines temperaturempfindlichen Bauteils (220) liegende thermische Belastung anzeigt.
Verfahren gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem im Schritt des Anpassens (412) der Betriebsleistungswert (214) auf einen die Nennleistung (532) repräsentierenden Nennleistungswert angepasst wird, wenn das Überwachungssignal (218) eine oberhalb einer Grenzbelastung (552) des zumindest eines temperaturempfindlichen Bauteils (220) liegende thermische Belastung anzeigt.
Verfahren gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem im Schritt des Anpassens (412) der Betriebsleistungswert (214) abhängig von einem zeitlichen Abstand zwischen dem Anforderungssignal (216) und einem dem Anforderungssignal (216) zeitlich vorangegangenen Anforderungssignal (216) angepasst wird.
Einstellvorrichtung (212) zum Einstellen einer Betriebsleistung einer Saugvorrichtung (210), insbesondere eines Staubsaugers, wobei die Saugvorrichtung (210) eine für einen Dauerbetrieb der Saugvorrichtung (210) geeignete Nennleistung (532) und eine für einen kurzzeitigen Betrieb der Saugvorrichtung (210) geeignete Maximalleistung (536) aufweist, wobei die Maximalleistung (536) größer als die Nennleistung (532) ist, und wobei die Einstellvorrichtung (212) das folgende Merkmal aufweist: eine Einrichtung (312) zum Anpassen eines die Betriebsleistung repräsentierenden Betriebsleistungswertes (214) unter Verwendung eines Anforderungssignals (216) zum Erhöhen der Betriebsleistung auf die Maximalleistung (536) und unter Verwendung eines Überwachungssignals (218) zum Anzeigen einer thermischen Belastung zumindest eines temperaturempfindlichen Bauteils (220) der Saugvorrichtung (210).
Handgriff (660) zum Führen einer Saugvorrichtung (210), insbesondere eines Staubsauger, durch eine Bedienperson, wobei der Handgriff (660) die folgenden Merkmale aufweist: einen Körper (661), der ausgeformt ist um von der Bedienperson der Saugvorrichtung (210) zum Bedienen der Saugvorrichtung (210) in der Hand gehalten zu werden; und eine Betätigungseinrichtung (222), die für die Bedienperson betätigbar an dem Körper (661) angeordnet ist und ausgebildet ist, um eine Betätigung durch die Bedienperson zu erfassen und ansprechend auf die Betätigung ein Anforderungssignal (216) zum Erhöhen einer Betriebsleistung der Saugvorrichtung (210) bereitzustellen.
Saugvorrichtung (210), insbesondere Staubsauger oder Saugvorsatz für einen Staubsauger, wobei die Saugvorrichtung (210) die folgenden Merkmale aufweist: einen Antrieb (100; 664), der ausgebildet ist, um in einem ersten Betriebsmodus eine erste Betriebsleistung und in einem zweiten Betriebsmodus eine zweite Betriebsleistung für einen Betrieb der Saugvorrichtung (210) bereitzustellen; einen Handgriff (660) gemäß Anspruch 7; und eine Steuereinrichtung (662), die ausgebildet ist, um unter Verwendung des Anforderungssignals (216) der Betätigungseinrichtung (222) des Handgriffs (660) ein Steuersignal (663) zum Umschalten des Antriebs (100; 664) zwischen dem ersten Betriebsmodus und dem zweiten Betriebsmodus bereitzustellen.
Saugvorrichtung (210) gemäß Anspruch 8, wobei der Antrieb (100; 664) einen Elektromotor zum Bereitstellen der Betriebsleistung in Form einer Saugleistung der Saugvorrichtung (210) oder zum Bereitstellen der Betriebsleistung in Form einer Bewegung einer Reinigungsbürste des Saugvorsatzes umfasst, wobei der erste Betriebsmodus einem Betrieb des Elektromotors mit einer ersten Drehzahl und der zweite Betriebsmodus einem Betrieb des Elektromotors mit einer zweiten Drehzahl zugeordnet sind.
Saugvorrichtung (210) gemäß Anspruch 8 oder 9, bei der die Steuereinrichtung (662) als eine Einstellvorrichtung (212) gemäß Anspruch 6 ausgeführt ist, wobei die Nennleistung dem ersten Betriebsmodus und die Maximalleistung dem zweiten Betriebsmodus zugeordnet ist, und wobei die Einstellvorrichtung (212) ausgebildet ist, um das Steuersignal (663) unter Verwendung des von der Einrichtung (312) zum Anpassen angepassten Betriebsleistungswertes (214) bereitzustellen.
Computer-Programmprodukt mit Programmcode zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wenn das Programm auf einer Vorrichtung ausgeführt wird.