DE202006000069U1

DE202006000069U1 - Wiederaufladbarer Staubsauger

Info

Publication number: DE202006000069U1
Application number: DE200620000069
Authority: DE
Original assignee: Zweita International Co Ltd
Current assignee: Zweita International Co Ltd
Priority date: 2006-01-04
Filing date: 2006-01-04
Publication date: 2006-05-04
Anticipated expiration: 2016-01-05

Abstract

Wiederaufladbarer Staubsauger, aufweisend:
einen Hauptkörper (A);
mindestens zwei wiederaufladbare Batteriesets (BT1, BT2) zum Betreiben eines sich im Hauptkörper A befindenden Motors M;
gekennzeichnet durch
eine Spannungsversorgungssteuereinheit, die mit den wiederaufladbaren Batteriesets (BT1, BT2) und dem Motor (M) gekoppelt ist, um die den Motor (M) antreibenden wiederaufladbaren Batteriesets (BT1, BT2) zu steuern.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen wiederaufladbaren Staubsauger.
Die Mehrzahl der herkömmliche Staubsauger nutzt einen Satz wiederaufladbarer Batterien wie zum Beipiel vier 12V 1300mA Batterien mit einer Ausgangsspannung von 4,8V, die zueinander parallel geschaltet sind, um einen Motor zu versorgen. Der Motor wird sodann genutzt, um ein effektives Staubsaugen zu gewährleisten. Wie in 1 gezeigt, weist die elektrische Schaltung eines wiederaufladbaren Staubsaugers der herkömmlichen Art eine Aufladungsschaltung und eine Spannungsversorgungsschaltung auf, an die ein Satz wiederaufladbare Batterien zur Versorgung eines Motors angeschlossen ist. Die Spannungsversorgungsschaltung enthält desweiteren einen Schalter, mit dem die Aufladung und die Stromversorgung gesteuert wird. Die Laufzeit des Staubsaugers ist durch die Leistungskapazität des wiederaufladbaren Batteriesets geteilt durch den elektrischen Strom zum Motor bestimmt. Dadurch bedingt hat ein wiederaufladbarer Staubsauger mit nur einem Satz wiederaufladbarer Batterien eine kurze Laufzeit und es ist ein kontinuierliches Aufladen der Batteriesets notwendig, um den wiederaufladbaren Staubsauger kontinuierlich zu nutzen. Folglich werden elektrische Widerstände genutzt, um den an den Motor gegebene Strom zu reduzieren, wenn der Stromspeicher des wiederaufladbaren Batteriesets niedrig ist, wodurch die Laufzeit des Staubsaugers verlängert werden kann. Jedoch kann ein solcher Aufbau nicht wesentlich das Problem kurzer Lebensspannen eines Satzes wiederaufladbarer Batterien lösen.
Das Problem kurzer Lebensspannen von Sätzen wiederaufladbarer Batterien tritt insbesondere bei wiederaufladbaren Staubsaugern mit mehr als einem Satz wiederaufladbarer Batterien auf. Wie in 2 gezeigt weist ein wiederaufladbarer Staubsaugern der herkömmlichen Art zwei Sätze wiederaufladbarer Batterien 5, 6 jeweils für den Hauptkörper und den abnehmbaren Teil auf. Wenn die beiden Teile kombiniert werden, werden beide wiederaufladbaren Batteriesets zur Stromversorgung verwendet. Wird das abnehmbare Teil allein benutzt, wird das wiederaufladbaren Batterieset 5 zum Antrieb des darin befindlichen Motors benutzt. Dadurch wird die Stromkapazität des wiederaufladbaren Batteriesets 5 nach dem zeitweiligen Benutzen des abnehmbaren Teils geringer sein als die des wiederaufladbaren Batteriesets 6. Sobald der Hauptkörper und das abnehmbare Teil wieder zusammengesetzt sind, werden die beiden wiederaufladbaren Batterieset 5, 6 aufgrund des Ungleichgewichts gegenseitig aufgeladen. Dieser Effekt wird die Batterien allmählich beschädigen und damit die Lebensdauer des wiederaufladbaren Staubsaugers verkürzen. Wie in 3 gezeigt, weist ein einteiliger wiederaufladbarer Staubsauger zwei wiederaufladbare Batteriesets auf, die sich in der Stromkapazität unterscheiden, wobei das Aufladen des Sets niedrigerer Kapazität durch das höherer Kapazität unvermeidbar ist.
Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, einen Staubsauger zu schaffen, der die oben genannten Nachteile beseitigt.
Diese Aufgabe wird durch den erfindungsgemäßen Staubsauger mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Dadurch wird ein wiederaufladbarer Staubsauger geschaffen, der die Technik der Spannungsteilung ausnutzt, realisiert durch das Anbringen einer Siliziumhalbleiteranordnung oder Diode zwischen den beiden wiederaufladbaren Batteriesets, um zu verhindern, daß die wiederaufladbaren Batteriesets sich gegenseitig aufgrund von Kapazitätsunterschieden aufladen und damit die Lebensdauer der wiederaufladbaren Batteriesets zu verlängern.
Die über mindestens zwei wiederaufladbare Batteriesets ausgenutzte Spannungsteilungstechnik führt zu einer Verlängerung der Nutzungsdauer des wiederaufladbaren Staubsaugers und verändert nicht die Ausgangsspannung an den Motor, sondern kann den Auflade- und Entladeprozeß genau steuern, um eine Beschädigung der wiederaufladbaren Batteriesets zu verhindern.
In einer besonderen Ausführungsform der Erfindung weist der wiederaufladbare Staubsauger einen Hauptkörper, mindestens zwei wiederaufladbare Batteriesets, einen Motor zum Antreiben der Saugfunktion und eine Spannungsversorgungssteuereinheit auf.
Die Spannungsversorgungssteuereinheit ist an die wiederaufladbaren Batteriesets und den Motor gekoppelt, wobei das Aufladen eines wiederaufladbaren Batteriesets mit relativ geringer Stromkapazität durch das wiederaufladbare Batteriesets mit hoher Stromkapazität unterbunden wird.
Die oben erwähnte Kopplung zwischen Spannungsversorgungssteuereinheit, den wiederaufladbaren Batteriesets und dem Motor besteht speziell in der elektrischen Verbindung des Pluspols der wiederaufladbaren Batteriesets mit einem Anschluß des Motors über die Spannungsversorgungssteuereinheit und der elektrischen Verbindung des Minuspols der wiederaufladbaren Batteriesets mit dem anderen Anschluß des Motors.
Der wiederaufladbare Staubsauger weist desweiteren eine Aufladungseinheit und einen Schalter auf. Die Aufladungseinheit ist mit der Spannungsversorgungssteuereinheit zum Aufladen der wiederaufladbaren Batteriesets verbunden. Ein Anschluß des Schalters ist mit dem Minuspol der wiederaufladbaren Batteriesets verbunden und der andere Anschluß mit dem Motor, wobei der Schalter die wiederaufladbaren Batteriesets entweder auf- oder entladen kann.
Desweiteren enthält die Spannungsversorgungssteuereinheit eine Siliziumhalbleiteranordnung oder eine Diode; die Siliziumhalbleiteranordnung kann ein Brückengleichrichter sein.
Durch die vorliegende Erfindung werden die folgenden Vorteile erzielt. Die Installation von mehr als einem wiederaufladbaren Batterieset unter Ausnutzung der Spannungsverteilungstechnik verlängert die Nutzungsdauer des wiederaufladbaren Staubsaugers. Desweiteren werden die wiederaufladbaren Batteriesets derart geregelt, daß alle dem Motor Strom zuführen können, auch wenn deren Stromkapazität verschieden ist und daß ein aufgrund von Kapazitätsunterschieden auftretendes wechelseitiges Aufladen der wiederaufladbaren Batteriesets untereinander vermieden wird und dadurch die Haltbarkeit der Batterien verlängert wird.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen, in denen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beispielhaft veranschaulicht sind.
Es zeigen:
1 ein Schaltdiagramm eines wiederaufladbaren Staubsaugers der herkömmlichen Art,
2 eine perspektivische Darstellung eines wiederaufladbaren Staubsaugers vom Zwei-Komponenten-Typ der herkömmlichen Art,
3 eine perspektivische Darstellung eines wiederaufladbaren Staubsaugers vom Ein-Komponenten-Typ der herkömmlichen Art,
4 eine Darstellung des technischen Prinzips der Spannungsteilung in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
5 eine perspektivische Explosionsansicht einer besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung als Zwei-Komponenten-Typ,
6 die elektrische Verbindung zwischen dem Hauptkörper und dem abgenommenen Teil,
7 eine perspektivische Ansicht eines wiederaufladbaren Staubsaugers vom Ein-Komponenten-Typ in einer Ausführungsform der Erfindung,
8 eine perspektivische Ansicht eines wiederaufladbaren Staubsaugers vom Zwei-Komponenten-Typ, bei dem der Ort einer PCB-Steuerung gezeigt ist sowie eine vergrößerte Ansicht der PCB-Steuerung darauf,
9 eine perspektivische Ansicht eines wiederaufladbaren Staubsaugers vom Ein-Komponenten-Typ, bei dem der Ort einer PCB-Steuerung gezeigt ist sowie eine vergrößerte Ansicht der PCB-Steuerung darauf,
10 eine lokal vergrößerte eines wiederaufladbaren Staubsaugers vom Zwei-Komponenten-Typ in 8,
11 eine lokal vergrößerte eines wiederaufladbaren Staubsaugers vom Ein-Komponenten-Typ in 9.
Bezugnehmend auf 4 sind die positiv gepolten Anschlüsse zweier wiederaufladbarer Batteriesets BT1, BT2 mit einem Anschluß eines Motors über eine Spannungsversorgungssteuereinheit verbunden, welche durch eine Siliziumhalbleiteranordnung und eine Diode definiert ist. Die negativ gepolten Anschlüsse der wiederaufladbaren Batteriesets BT1, BT2 sind mit dem anderen Anschluß des Motors verbunden. Desweiteren enthält der wiederaufladbare Staubsauger eine Aufladungseinheit und einen Schalter SW. Die Aufladungseinheit ist mit der Spannungsversorgungssteuereinheit zum Aufladen der wiederaufladbaren Batteriesets durch die Spannungsversorgungssteuereinheit verbunden. Ein Anschluß des Schalters SW ist mit dem negativ gepolten Anschluß der wiederaufladbaren Batteriesets BT1, BT2 verbunden, während der anderer Anschluß mit der Aufladeeinheit des Motors M verbunden ist. Dabei können die wiederaufladbaren Batteriesets BT1, BT2 in einen Aufladungszustand umgeschaltet werden. Wenn die Spannung über dem wiederaufladbaren Batterieset BT1 höher ist als die über dem wiederaufladbaren Batterieset BT2, wird die an Seite 2 der Siliziumhalbleiteranordnung anliegende Spannung höher sein als die an Seite 3 anliegende und dabei ein Abschalten an der Diode an Seite 3 hervorrufen. Daher wird das wiederaufladbare Batterieset BT2 das wiederaufladbare Batterieset BT1 nicht aufladen. Wenn die Spannung über dem wiederauf ladbaren Batterieset BT2 höher ist als die über dem wiederaufladbaren Batterieset BT1, wird die an Seite 2 der Siliziumhalbleiteranordnung anliegende Spannung höher sein als die an Seite 1 anliegende und dabei ein Abschalten an der Diode an Seite 1 hervorrufen. Daher wird das wiederaufladbare Batterieset BT1 das wiederaufladbare Batterieset BT2 nicht aufladen. Wenn die Spannungsdifferenz zwischen den wiederaufladbaren Batteriesets BT1, BT2 verschwindet, wird es einen Spannungsabfall zwischen 0,7 und 1,1 V geben, wobei beide Sets Leistung abgeben und sich nicht gegenseitig aufladen.
Sobald der wiederaufladbare Staubsauger angeschaltet ist, wird die Spannungsverteilerschaltung automatisch zwischen den wiederaufladbaren Batteriesets BT1, BT2 je nach momentaner Spannung über jedem der wiederaufladbaren Batteriesets BT1, BT2 umschalten, wobei sowohl die die Menge der Stromabgabe als auch das Aufladen durch die Sets gleichmäßig verteilt ist.
Bezugnehmend auf die 5 und 6 weist ein zweiteiliger wiederaufladbarer Staubsauger in einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung einen Hauptkörper A und und eine abnehmbare Einheit (B) auf, in denen jeweils wiederaufladbare Batteriesets 5 und 6 installiert und elektrisch verbindende Anschlüsse 9 und 10 angebracht sind. Wenn der Hauptkörper A und die abnehmbare Einheit B vereint sind, geben beide wiederaufladbaren Batteriesets Strom. Wenn die abnehmbare Einheit B von dem Hauptkörper A getrennt ist und allein genutzt wird, versorgt das wiederaufladbare Batterieset 5 den Motor mit Strom. Nachdem das wiederaufladbare Batterieset 5 einige Zeit benutzt wurde, hat es eine geringere Stromkapazität. Wenn die abnehmbare Einheit B und der Hauptkörper A wieder vereint sind, wird die Siliziumhalbleiteranordnung das wiederaufladbare Batterieset 6 auswählen, das nun über eine höhere Spannung zur Stromversorgung verfügt, bis dessen Spannung unter die des anderen wiederaufladbaren Batteriesets fällt. Die Siliziumhalbleiteranordnung schaltet dann zu dem anderen wiederaufladbaren Batterieset um. Dadurch wird die Nutzungsdauer des wiederaufladbaren Staubsaugers verlängert.
Genauer gesagt ist der zweiteilige wiederaufladbare Staubsauger dadurch charakterisiert, daß die abnehmbare Einheit B und der Hauptkörper A über jeweilige wiederaufladbare Batteriesets 5, 6 verfügen. Wenn die abnehmbare Einheit B für einige Zeit benutzt wird, ist die Stromkapazität des wiederaufladbaren Batteriesets 6 des Hauptkörpers A immer noch voll und wird erst verwendet, gesteurt duch die Stromverteilungsschaltung, wenn die abnehmbare Einheit B und der Hauptkörper A wieder vereint sind.
Bezugnehmend auf 7 benutzt ein einteiliger wiederaufladbare Staubsauger zwei wiederaufladbare Batteriesets 7, 8, die in diesem installiert und durch ein Kabel 11 miteinander verbunden sind. Ein Steuerschaltbrett (nicht gezeigt in der Figur) wählt eines der wiederaufladbaren Batteriesets 7, 8 zur Versorgung des Motors aus. Da es schwierig ist, gleiche Kapazitäten an den wiederaufladbaren Batteriesets 7, 8 während des Wiederaufladeprozesses beizubehalten, wählt die Spannungsversorgungssteuereinheit in der Aufladeeinheit in Form einer Siliziumhalbleiteranordnung oder einer Diode diejenige mit einer höheren Kapazität zur Versorgung des Motors aus und unterbindet ein gegenseitiges Aufladen der wiederaufladbaren Batteriesets 7, 8 untereinander. Dadurch wird die Nutzungsdauer des wiederaufladbaren Staubsaugers verlängert.
Genauer gesagt ist der einteilige wiederaufladbare Staubsauger durch zwei wiederaufladbare Batteriesets charakterisiert, von denen eines zu einer bestimmten Zeit zur Versorgung des Motors benutzt wird. Gesteuert durch die Spannungsteilungstechnik werden die wiederaufladbaren Batteriesets abwechselnd genutzt, wodurch die Arbeitsdauer der wiederaufladbaren Batteriesets verdoppelt wird.
Die oben genannte Siliziumhalbleiteranordnung ist ein Brückengleichrichter, der in der Lage ist, die wiederaufladbaren Batteriesets gleichzeitig aufzuladen und gegenseitiges Aufladen der wiederaufladbaren Batteriesets untereinander zu verhindern, weil jede Sperrspannung, die höher als 50 V berträgt, den Verhinderungseffekt aktiviert. Daher kann die Siliziumhalbleiteranordnung durch eine Diode ersetzt werden. Die Aufladungsschaltung nutzt auch gewöhnliche oder An/Aus-Umspanner, um die wiederaufladbaren Batteriesets aufzuladen.
Bezugnehmend auf die 8 bis 11 befindet sich das Steuerdruckschaltbrett (PCB) sowohl bei dem einteiligen als auch dem zweiteiligen Typ an einem vorbestimmten Ort innerhalb des wiederaufladbaren Staubsaugers. Die Spannungsversorgungssteuereinheit befindet sich über dem Steuer-PCB.

Claims

Wiederaufladbarer Staubsauger, aufweisend: einen Hauptkörper (A); mindestens zwei wiederaufladbare Batteriesets (BT1, BT2) zum Betreiben eines sich im Hauptkörper A befindenden Motors M; gekennzeichnet durch eine Spannungsversorgungssteuereinheit, die mit den wiederaufladbaren Batteriesets (BT1, BT2) und dem Motor (M) gekoppelt ist, um die den Motor (M) antreibenden wiederaufladbaren Batteriesets (BT1, BT2) zu steuern.
Wiederaufladbarer Staubsauger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein positiver Anschluß des wiederaufladbaren Batteriesets mit einem Anschluß des Motors über die Spannungsversorgungssteuereinheit verbunden ist und ein negativer Anschluß des wiederaufladbaren Batteriesets mit einem anderen Anschluß des Motors direkt verbunden ist.
Wiederaufladbarer Staubsauger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der wiederaufladbare Staubsauger ferner eine Aufladungseinheit aufweist, die mit der Spannungsversorgungssteuereinheit verbunden ist, wobei die Spannungsversorgungssteuereinheit das Aufladen der wiederaufladbaren Batteriesets vervollständigt.
Wiederaufladbarer Staubsauger nach Anspruch 3, ferner gekennzeichnet durch einen Schalter (SW), dessen einer Anschluß mit dem negativen Anschluß des wiederaufladbaren Batteriesets verbunden ist und dessen anderer Anschluß mit einer Einheit verbunden ist, die von der Aufladeeinheit und dem Motor durch Umschalten zwischen Aufladen und Entladen der wiederaufladbaren Batterien ausgewählt wird.
Wiederaufladbarer Staubsauger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannungsversorgungssteuereinheit verbietet, dass eines der wiederaufladbaren Batteriesets mit höherer Stromkapazität das andere wiederaufladbare Batterieset mit geringerer Stromkapazität auflädt.
Wiederaufladbarer Staubsauger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannungsversorgungssteuereinheit von einer Siliziumhalbleiteranordnung und einer Diode angewählt wird.
Wiederaufladbarer Staubsauger nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Siliziumhalbleiteranordnung ein Brückengleichrichter ist.
Wiederaufladbarer Staubsauger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass er aus einer zweiteiligen Struktur mit einem Hauptkörper (A) und einer abnehmbaren Einheit (B) besteht, wobei jede der Einheiten mit einem wiederaufladbaren Batterieset (5, 6) ausgerüstet ist und der Hauptkörper und die abnehmbare Einheit elektrisch miteinander durch einen Schaltungsport verbunden sind, wenn sie zusammengefügt sind.
Wiederaufladbarer Staubsauger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass er aus einer einteiligen Struktur mit einem Hauptkörper besteht, die mit den wiederaufladbaren Batteriesets (7, 8) ausgerüstet ist.