JP2007267584A - 安全回路を有する充電装置及びその充電方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 ロボット掃除機が充電装置の充電端子に接触した時にだけ充電電圧がロボット掃除機に供給され、鉄箸のような金属物体または導体が接触した時は充電端子を介して充電電圧が漏れることを遮断することにより、外部に露出した充電端子の短絡による火事や感電の恐れを低減させることで安全な充電が行われる安全回路を有する充電装置及びその充電方法を提供する。
【解決手段】 本発明による安全回路を有する充電装置及びその充電方法は、外部に露出した端子を介して充電電圧を供給する充電端子部110と、充電端子部110に設けられた端子に接触する物体の固有抵抗値に応じてそれぞれ異なる電圧を発生する電圧発生部120と、電圧発生部120が発生した電圧を検知し、該検知された電圧の大きさに基づき、充電端子部110を介して充電電圧を供給するか否かを決定する制御部130と、から成る。
【選択図】 図2
【解決手段】 本発明による安全回路を有する充電装置及びその充電方法は、外部に露出した端子を介して充電電圧を供給する充電端子部110と、充電端子部110に設けられた端子に接触する物体の固有抵抗値に応じてそれぞれ異なる電圧を発生する電圧発生部120と、電圧発生部120が発生した電圧を検知し、該検知された電圧の大きさに基づき、充電端子部110を介して充電電圧を供給するか否かを決定する制御部130と、から成る。
【選択図】 図2
Description
本発明は充電装置及びその充電方法に係り、より詳しくは、安全回路を有する充電装置及びその充電方法に関する。
「充電装置」とは、ロボット掃除機が所定作業を遂行できるように該掃除機に内蔵された充電バッテリーを充電させる装置のことをいう。この種の充電装置は、ロボット掃除機とは離れた、例えば、屋内壁面の下部などに配設される。
ここで、ロボット掃除機とは、使用者の操作なしに所定範囲の作業領域内を自走しながら床面からホコリやゴミなどを吸いこむ掃除作業や、屋内のドア、窓、及びガス弁の開閉などを確認するセキュリティー作業を遂行する装置のことをいう。
この種のロボット掃除機は、上記所定範囲の作業領域が広範であるため有線では動力が供給されにくく、このため、該掃除機とは離れた場所に配設された充電装置から所定作業の遂行に必要な動力がロボット掃除機に内蔵された充電バッテリーに供給される。
一般に、この種のロボット掃除機を充電するための当該充電装置は、その充電端子が外部に露出している。
したがって、充電端子の正の端子及び負の端子に鉄箸のような金属物体または導体が接触すると、充電端子の短絡によってスパークが発生し、火事や感電の恐れが存在するという問題点がある。
そこで、ロボット掃除機の充電端子が充電装置の充電端子に接触した時にだけ充電が行われ、鉄箸のような金属物体または導体が接触した時は充電端子を介して充電電圧が漏れることを遮断可能な技術の開発が急がれている。
韓国特許公告 10−0202838
韓国特許登録 10−0471140
本発明は、上記従来技術の問題を解決するためになされたものであって、その目的は、外部に露出した充電端子の短絡による火事や感電の恐れを低減させることで安全な充電が行われるようにするために、ロボット掃除機の固有の抵抗値に応じて算出された電圧値を用いて、ロボット掃除機が充電装置の充電端子に接触した時にだけ充電電圧がロボット掃除機に供給され、鉄箸のような金属物体または導体が接触した時は充電端子を介して充電電圧が漏れることを遮断可能な安全回路を有する充電装置及びその充電方法を提供することにある。
上記目的を達成するための本発明による安全回路を有する充電装置は、外部に露出した端子を介して充電電圧を供給する充電端子部と、上記充電端子部に設けられた端子に接触する物体の固有抵抗値に応じてそれぞれ異なる電圧を発生する電圧発生部と、上記電圧発生部が発生した電圧を検知し、該検知された電圧の大きさに基づき、上記充電端子部を介して上記充電電圧を供給するか否かを決定する制御部と、を含む。
好ましくは、上記充電端子部にロボット掃除機が接触すると、上記電圧発生部は、上記ロボット掃除機の固有抵抗値に応じて第1の電圧を発生し、上記制御部は、上記電圧発生部が発生した電圧が上記第1の電圧であると、上記充電電圧が供給されるように制御する。
より好ましくは、上記ロボット掃除機の固有抵抗値は1kΩであり、上記ロボット掃除機の固有抵抗値に応じて発生する上記第1の電圧は2.5Vである。
また、上記充電端子部が短絡すると、上記電圧発生部が第1の電圧より小さい第2の電圧を発生し、上記制御部は、上記電圧発生部が発生した電圧が上記第2の電圧であると、上記充電電圧の漏れが遮断されるように制御する。
ここで、上記制御部に接続され該制御部が充電電圧を供給するか否かの決定によってオンまたはオフになる第2のスイッチと、上記充電端子部に接続され上記第2のスイッチが上記制御部の制御によりオンになると、上記充電電圧を上記充電端子部に供給する通路の役割を果たすためにオンになる第1のスイッチと、を含むスイッチング部を更に含むことが好ましい。
そして、上記充電端子部が短絡することで上記制御部の制御により上記第2のスイッチがオフになると、上記充電電圧が上記第1のスイッチを介して上記充電端子部に漏れることを遮断することが好ましい。
また、上記第2のスイッチには、電界効果トランジスター(FET)が使われることが好ましい。
上記目的を達成するための本発明による安全回路を有する充電装置の充電方法は、a)充電電圧を供給する端子に接触する物体の固有抵抗値に応じてそれぞれ異なる電圧を発生するステップと、b)上記発生した電圧を検知するステップと、c)上記検知された電圧の大きさに基づき、上記充電電圧を供給するか否かを決定するステップと、を含む。
より好ましくは、上記a)ステップにおいて、上記端子にロボット掃除機が接触し上記ロボット掃除機の固有抵抗値に応じて第1の電圧が発生すると、上記b)ステップにおいて、上記発生した第1の電圧を検知し、上記c)ステップにおいて、上記充電電圧が供給されるように制御する。
そして、上記ロボット掃除機の固有抵抗値は1kΩであり、上記ロボット掃除機の固有抵抗値に応じて発生する上記第1の電圧は2.5Vであることが好ましい。
また、上記a)ステップにおいて、金属物体との接触によって上記端子が短絡することで第2の電圧が発生すると、上記b)ステップにおいて、上記発生した第2の電圧を検知し、上記c)ステップにおいて、上記充電電圧の漏れが遮断されるように制御することが好ましい。
ここで、上記充電電圧を供給するか否かの決定によってオンまたはオフになる第2のスイッチと、上記充電電圧を供給する端子に接続され、上記第2のスイッチがオンになると上記充電電圧を上記充電端子部に供給する通路の役割を果たすためにオンになる第1のスイッチと、を含むことが好ましい。
また、上記第2のスイッチには、電界効果トランジスター(FET)が使われることが好ましい。
以上で説明したように、本発明によれば、ロボット掃除機の固有の抵抗値に応じて算出された電圧値を用いて、ロボット掃除機が充電装置の充電端子に接触した時にだけ充電電圧がロボット掃除機に供給され、鉄箸のような金属物体または導体が接触した時は充電端子を介して充電電圧が漏れることを遮断することにより、外部に露出した充電端子の短絡による火事や感電の恐れを低減させることで安全な充電が行われるようにする効果を奏する。
以下、図面を参照して本発明をより詳細に説明する。
図1は、本発明の一実施の形態による安全回路を有する充電装置を説明するためのブロック図である。
図1に示すように、充電装置100は、充電端子部110と、電圧発生部120と、制御部130と、スイッチング部140と、電圧供給部150とを備え、スイッチング部140は、第1のスイッチ141及び第2のスイッチ142からなる。
なお、同図では、説明の便宜上、本発明の充電装置100を説明するにあたって必要な構成要素だけを示し、その他の構成要素は省略している。
充電端子部110は、外部に露出した端子を介して充電電圧を供給する。ここで、露出した端子は正の端子及び負の端子からなる。
言い換えれば、充電端子部110の外部に露出した端子にある物体が接触すると、該露出した端子のそれぞれに接続された第1のスイッチ141が押され、それにより充電電圧が供給される。これに関する詳細は、後述することにする。
電圧発生部120は、充電端子部110に設けられた端子に接触する物体の固有抵抗値に応じてそれぞれ異なる電圧を発生する。
言い換えれば、充電端子部110に設けられた端子に接触する物体がロボット掃除機300であると、電圧発生部120は第1の電圧を発生する。具体的には、ロボット掃除機300の固有抵抗値は略1kΩであり、そのため、電圧発生部120は、第1の電圧として略2.5Vの電圧を発生する。
そして、充電端子部110に設けられた端子に接触する物体がロボット掃除機300以外の物体であると、即ち、充電端子部110が短絡すると、電圧発生部120が第1の電圧より小さい第2の電圧を発生する。具体的には、充電端子部110に鉄箸のような金属物体または導体が接触すると、該接触された金属物体または導体による電圧分配によって0Vに近い電圧を電圧発生部120が発生する。これに関する詳細は、後述することにする。
制御部130は、電圧発生部120の出力端に発生した電圧を検知し、該検知された電圧の大きさに基づき、充電端子部110を介して充電電圧を供給するか否かを決定する。
言い換えれば、充電端子部110に接触したロボット掃除機300の固有抵抗値に応じて電圧発生部120の出力端に第1の電圧が発生すると、制御部130は、それを検知し、ロボット掃除機300への充電電圧供給が行われるように制御する。
また、鉄箸のような金属物体または導体の接触によって充電端子部110が短絡することで電圧発生部120の出力端に第2の電圧が発生すると、制御部130は、それを検知し、充電電圧の漏れを遮断する。
以上で説明した充電電圧の供給及び漏れの遮断は、制御部130が第2のスイッチ142を制御することで行われる一連の動作であって、これについては後述することにする。
スイッチング部140は、制御部130の制御によりオンまたはオフになることで充電電圧を供給及び遮断するスイッチの役割を果たす。このようなスイッチの役割を果たすスイッチング部140は、第1のスイッチ141及び第2のスイッチ142からなる。
第2のスイッチ142は、制御部130に接続されており、制御部130が充電電圧を供給するか否かによってオンまたはオフになる。言い換えれば、電圧発生部120の出力端に発生した電圧が略2.5Vであれば、制御部130は、第2のスイッチ142をオンにして、充電電圧がロボット掃除機300に供給されるようにし、充電端子部110が金属物体または導体の接触によって短絡することで電圧発生部120の出力端に略0Vの電圧が発生すると、制御部130は、第2のスイッチ142をオフにして、充電電圧の漏れを遮断する。
ここで、第2のスイッチ142には、電界効果トランジスター(FET)が使われる。
第1のスイッチ141は、第2のスイッチ142及び充電端子部110に接続されており、第2のスイッチ142が制御部130の制御によりオンになると、充電電圧が充電端子部110に供給される通路の役割を果たす。
また、第1のスイッチ141は、ロボット掃除機300、金属物体、または導体が接触し押されることでオンになり、回路を形成する役割を果たす。即ち、第1のスイッチに物体が接触する前の初期状態では第1のスイッチが押されていない状態なので、外部に露出した充電端子によるスパークの発生や感電の恐れが存在しない。
充電電圧供給部150は、制御部130の制御により第2のスイッチ142がオンになると、充電電圧を供給する役割を果たす。
以上で説明したように、本発明が適用される充電装置100は、充電端子部110にロボット掃除機300が接触し、ロボット掃除機固有の抵抗値である1kΩに応じて電圧発生部120の出力端に略2.5Vの電圧が発生した時にだけ第2のスイッチ142をオンにすることで充電電圧が供給されるようにし、その結果、鉄箸のような金属物体または導体の接触によって発生し得る感電事故及びスパークなどを未然に防止することができる。
図2は、本発明の一実施の形態による安全回路を有する充電装置を説明するための回路図である。
図1及び図2に示されるように、充電端子部110に設けられた外部に露出している端子NET−1、NET−2に物体が接触すると、第1のスイッチ141としてのS1−1及びS1−2が押されることでオンになる。
ここで、露出端子NET−1、NET−2に接触した物体がロボット掃除機300であると、ロボット掃除機300の固有内部抵抗(1kΩ)とR1の電圧分配によって電圧発生部120の出力端Oに2.5Vの電圧が発生する。
また、露出端子NET−1、NET−2に接触した物体が鉄箸のような金属物体または導体であると、R1の電圧分配によって電圧発生部120の出力端Oに0Vの電圧が発生する。
そして、露出端子NET−1、NET−2に接触する物体がない場合は、電圧発生部120の出力端Oに初期電圧である5Vが入力される。ここで、物体が接触していない露出端子NET−1、NET−2には、5Vの初期電圧がR2を通る過程で充電端子部110の露出している端子NET−1、NET−2に弱い電流(略数mA)が流れるため、感電やスパーク発生などの危険がない。
このように、充電端子部110の露出している端子NET−1、NET−2に接触する物体の種類に応じて、電圧発生部120の出力端Oに発生する電圧値が異なるため、電圧発生部120の出力端Oに発生した電圧の値に基づいて充電端子部110の露出している端子NET−1、NET−2に接触した物体がロボット掃除機300であるか否かが分かり、それに基づいて制御部130が充電電圧を供給するか否かが決定できるようになる。
即ち、電圧発生部120の出力端Oに発生した電圧が2.5Vであると、充電端子部110の露出している端子NET−及びNET−2に接触した物体がロボット掃除機300であることを示し、制御部130は、第2のスイッチ142の電界効果トランジスターS2をオンにする。
具体的には、電圧発生部120の出力端Oに略2.5Vの電圧が発生すると、制御部130がそれを検知し、電界効果トランジスターS2をオンにする信号を生成する。該生成された信号がR3を通ってT1に伝わると、T1がオンになり動作することにより生成された信号がR4及びR5を通って電界効果トランジスターS2に伝わる。それにより電界効果トランジスターS2がオンになると、充電電圧供給部150に保存された充電電圧が電界効果トランジスターS2及び第1のスイッチ141を介して充電端子部110の露出している端子NET−1、NET−に伝わり、接触しているロボット掃除機300への充電が行われる。
そして、電圧発生部120の出力端Oに発生した電圧が0Vであると、これは、充電端子部110の露出している端子NET−1、NET−2が鉄箸のような金属物体または導体によって短絡したことを示すため、制御部130は、第2のスイッチ142の電界効果トランジスターS2をオフにする。
具体的には、制御部130が電圧発生部120の出力端Oに発生した0Vの電圧を検知すると、電界効果トランジスターS2をオフにする信号を生成する。該生成された信号がR3、T1、R4及びR5を通って電界効果トランジスターS2に伝わると、電界効果トランジスターS2がオフになることで充電電圧供給部150の充電電圧が遮断される。即ち、電界効果トランジスターS2がオフになることにより、充電電圧供給部150の充電電圧が電界効果トランジスターS2を介して第1のスイッチ141に伝わるのが遮断され、その結果、充電電圧が充電端子部110の露出している端子NET−1、NET−2を介して接触した金属物体または導体に漏れることを遮断するようになる。
図3は、本発明の一実施の形態による充電装置を説明するための斜視図である。
図1ないし図3に示されるように、ロボット掃除機300が充電を必要とする場合、図3に示すように充電装置100の充電端子部110に向けて移動する。充電端子部110にロボット掃除機300が接触すると、電圧発生部120の出力端Oに略2.5Vの電圧が発生する。これは、1kΩのロボット掃除機の固有抵抗と充電装置100の内部抵抗R2が電圧分配によって5Vの初期電圧を分配することにより発生する結果値である。
制御部130は、電圧発生部120の出力端Oに上記したように2.5Vの電圧が発生した場合にだけ、充電電圧が供給できるように第2のスイッチ142をオンにする。第2のスイッチ142の一連の動作は前述した通りである。即ち、充電端子部110に、図3に示すように、ロボット掃除機300が接触した場合にだけ充電が行われる。その結果、充電端子部110に金属物体または導体が接触し短絡した場合、充電電圧の漏れによる感電やスパーク発生などの危険を防止することができるようになる。
図4は、本発明の一実施の形態による充電方法を説明するためのフローチャートである。
図1ないし図4に示されるように、充電装置100は初期状態を維持する(S410)。初期状態とは、充電端子部110の露出している端子NET−1、NET−2に物体の接触がない状態のことをいい、この状態では、露出している端子NET−1、NET−2に接続された第1のスイッチ141としてのS1−1及びS1−2が押されずオフになっているので、感電やスパーク発生などの恐れがない。
言い換えれば、露出端子NET−1、NET−2に接触する物体がない場合は、5Vの初期電圧がR2を通る過程で充電端子部110の露出している端子NET−1、NET−2に弱い電流(略数mA)が流れるため、感電やスパーク発生などの恐れがない。
充電端子部110の露出している端子NET−1、NET−2に物体が接触し(S420)、該接触された物体がロボット掃除機300であると(S430)、ロボット掃除機300の固有抵抗値(略1kΩ)に応じて電圧発生部120の出力端Oに第1の電圧である略2.5Vの電圧が発生する(S440)。
言い換えれば、露出端子NET−1、NET−2にロボット掃除機300が接触すると、ロボット掃除機300の固有内部抵抗(1kΩ)とR1の電圧分配によって電圧発生部120の出力端Oに2.5Vの電圧が発生する。
制御部130が第1の電圧を検知し、第2のスイッチ142をオンにする(S450)。
言い換えれば、充電端子部110の露出している端子NET−1、NET−2にロボット掃除機300が接触し、ロボット掃除機の固有抵抗値に応じて電圧発生部120の出力端Oに2.5Vの電圧が発生すると、制御部130がそれを検知し、ロボット掃除機300へ充電電圧が供給できるように第2のスイッチ142をオンにする信号を生成する。ここで、該生成された信号がR3、T1、R4、及びR5を通ってS2に伝わることで第2のスイッチ142がオンになる。
充電電圧供給部150が第1のスイッチ141を介して充電電圧を供給する(S460)。
言い換えれば、第2のスイッチ142がオンになると、充電電圧供給部150が第1のスイッチ141を介して充電電圧を供給し、露出端子NET−1、NET−2に接触しているロボット掃除機300の充電が行われるようにする。
ここで、S430ステップにおいて、接触した物体がロボット掃除機300でない場合、即ち、露出している端子NET−1、NET−2に鉄箸のような金属物体または導体が接触することで短絡した場合、金属物体または導体の抵抗値に応じて電圧発生部120の出力端Oに第1の電圧より小さい第2の電圧が発生する(S445)。ここで、第2の電圧は、略0Vに近い値を示す。
言い換えれば、露出端子NET−1、NET−2に金属物体または導体が接触すると、金属物体または導体の内部抵抗とR1の電圧分配によって電圧発生部120の出力端Oに略0Vの電圧が発生する。
制御部130が第2の電圧を検知し、第2のスイッチ142をオフにする(S455)。
具体的には、制御部130が電圧発生部120の出力端Oに発生した略0Vに近い第2の電圧を検知すると、第2のスイッチとしての電界効果トランジスターS2をオフにする信号を生成する。
該生成された信号がR3、T1、R4、及びR5を通って電界効果トランジスターS2に伝わると、電界効果トランジスターS2がオフになり、充電電圧供給部150の充電電圧が遮断される(S465)。
言い換えれば、電界効果トランジスターS2がオフになることにより、充電電圧供給部150の充電電圧が電界効果トランジスターS2を介して第1のスイッチ141に伝わることが遮断され、その結果、充電電圧が、充電端子部110の露出している端子NET−1、NET−2を介して接触している金属物体または導体に漏れることが遮断される。
以上、本発明の好適な実施の形態について図示し説明したが、本発明は、上述した特定の実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲で請求する本発明の要旨を逸脱することなく当該発明が属する技術分野において通常の知識を有する者によって種々の変形実施が可能であることは言うまでもなく、かかる変形実施が本発明の技術的思想や展望とは別に理解されてはいけない。
100:充電装置
110:充電端子部
120:電圧発生部
130:制御部
140:スイッチング部
141:第1のスイッチ
142:第2のスイッチ
150:充電電圧供給部
300:ロボット掃除機
110:充電端子部
120:電圧発生部
130:制御部
140:スイッチング部
141:第1のスイッチ
142:第2のスイッチ
150:充電電圧供給部
300:ロボット掃除機
Claims (13)
- 外部に露出した端子を介して充電電圧を供給する充電端子部と、
前記充電端子部に設けられた端子に接触する物体の固有抵抗値に応じてそれぞれ異なる電圧を発生する電圧発生部と、
前記電圧発生部が発生した電圧を検知し、該検知された電圧の大きさに基づき、前記充電端子部を介して前記充電電圧を供給するか否かを決定する制御部と、
を含むことを特徴とする充電装置。 - 前記充電端子部にロボット掃除機が接触すると、前記電圧発生部は前記ロボット掃除機の固有抵抗値に応じて第1の電圧を発生し、
前記制御部は、前記電圧発生部が発生した電圧が前記第1の電圧であると、前記充電電圧が供給されるように制御することを特徴とする請求項1に記載の充電装置。 - 前記ロボット掃除機の固有抵抗値は1kΩであり、前記ロボット掃除機の固有抵抗値に応じて発生する前記第1の電圧は2.5Vであることを特徴とする請求項2に記載の充電装置。
- 前記充電端子部が短絡すると、前記電圧発生部が第1の電圧より小さい第2の電圧を発生し、
前記制御部は、前記電圧発生部が発生した電圧が前記第2の電圧であると、前記充電電圧の漏れが遮断されるように制御することを特徴とする請求項1に記載の充電装置。 - 前記制御部に接続され該制御部が充電電圧を供給するか否かの決定によってオンまたはオフになる第2のスイッチと、
前記充電端子部に接続され前記第2のスイッチが前記制御部の制御によりオンになると、前記充電電圧を前記充電端子部に供給する通路の役割を果たすためにオンになる第1のスイッチと、
を含むスイッチング部を更に含むことを特徴とする請求項1に記載の充電装置。 - 前記充電端子部が短絡することで前記制御部の制御により前記第2のスイッチがオフになると、前記充電電圧が前記第1のスイッチを介して前記充電端子部に漏れることを遮断することを特徴とする請求項5に記載の充電装置。
- 前記第2のスイッチには、電界効果トランジスター(FET)が使われることを特徴とする請求項5に記載の充電装置。
- a)充電電圧を供給する端子に接触する物体の固有抵抗値に応じてそれぞれ異なる電圧を発生するステップと、
b)前記発生した電圧を検知するステップと、
c)前記検知された電圧の大きさに基づき、前記充電電圧を供給するか否かを決定するステップと、
を含むことを特徴とする充電方法。 - 前記a)ステップにおいて、前記端子にロボット掃除機が接触し、前記ロボット掃除機の固有抵抗値に応じて第1の電圧が発生すると、
前記b)ステップにおいて、前記発生した第1の電圧を検知し、
前記c)ステップにおいて、前記充電電圧が供給されるように制御することを特徴とする請求項8に記載の充電方法。 - 前記ロボット掃除機の固有抵抗値は1kΩであり、前記ロボット掃除機の固有抵抗値に応じて発生する前記第1の電圧は2.5Vであることを特徴とする請求項9に記載の充電方法。
- 前記a)ステップにおいて、金属物体との接触によって前記端子が短絡することで第2の電圧が発生すると、
前記b)ステップにおいて、前記発生した第2の電圧を検知し、
前記c)ステップにおいて、前記充電電圧の漏れが遮断されるように制御することを特徴とする請求項8に記載の充電方法。 - 前記充電電圧を供給するか否かの決定によってオンまたはオフになる第2のスイッチと、
前記充電電圧を供給する端子に接続され、前記第2のスイッチがオンになると前記充電電圧を前記充電端子部に供給する通路の役割を果たすためにオンになる第1のスイッチと、
を含むことを特徴とする請求項8に記載の充電方法。 - 前記第2のスイッチには、電界効果トランジスター(FET)が使われることを特徴とする請求項12に記載の充電方法。
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