WO2022163900A1 - 상향식 전력선 통신을 수행하는 전자 장치 및 그 동작 방법 - Google Patents

상향식 전력선 통신을 수행하는 전자 장치 및 그 동작 방법 Download PDF

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WO2022163900A1
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electronic device
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최세화
전차승
신성용
권선구
임동현
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엘지전자 주식회사
충남대학교산학협력단
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    • H02P2209/00—Indexing scheme relating to controlling arrangements characterised by the waveform of the supplied voltage or current
    • H02P2209/11—Sinusoidal waveform

Definitions

  • the present specification relates to an electronic device that performs bottom-up power line communication for transmitting information from a kit connected to the main body to the main body, and an operating method thereof.
  • the electronic device and the operating method of the present specification may transmit information from the kit to the main body based on communication using a wire.
  • a cleaner is an electronic device that operates a motor based on receiving power to suck or wipe dust or foreign matter in a cleaning target area to perform cleaning.
  • Such a vacuum cleaner may be divided into, for example, a manual cleaner for performing cleaning while a user directly moves the cleaner, and an automatic cleaner for cleaning while driving by themselves.
  • a manual vacuum cleaner depending on the shape of the cleaner, for example, it may be classified into a canister-type cleaner, an upright-type cleaner, a handy-type cleaner, a stick-type cleaner, and the like.
  • Such a manual vacuum cleaner is in communication with a kit (or cleaning kit), which is a part that performs cleaning operations (eg, sucking in foreign substances, wiping with water) adjacent to the object to be cleaned, and is in communication with the nozzle and has an adjustable length, and is a passage of foreign substances
  • a kit or cleaning kit
  • cleaning operations eg, sucking in foreign substances, wiping with water
  • Prior Document 1 includes a feature of transmitting a control signal using power line communication based on an input to a switch corresponding to each function in relation to a vacuum cleaner including a vacuum cleaning function and a steam generating function.
  • Prior Document 1 describes the contents of performing communication using a power line, but does not describe the contents of controlling to ensure a constant communication performance in various use environments of the cleaner.
  • An object of the present specification is to provide an electronic device that transmits information from a kit to a main body using a wire included in an electronic device to ensure constant communication performance regardless of a usage environment of the electronic device, and an operating method thereof .
  • Another object of the present specification is an electronic device capable of reducing power consumption and securing stable communication performance by differentiating the operation of the kit in the case of performing communication between the main body and the kit in the electronic device, and an operating method thereof is to provide
  • An electronic device includes a main body and a kit connected to the main body, wherein the main body includes a battery, a first motor, a wire connected to the battery, and a first control unit connected to the electric wire, ,
  • the kit includes a second motor supplied with power through the electric wire, an inverter connected to the second motor, and a second control unit connected to the electric wire and controlling driving of the inverter, wherein the second controller comprises: Information may be transmitted to the first controller by controlling the switching frequency of the inverter, and the switching frequency of the inverter may be controlled such that a current associated with the second motor is greater than zero in a section in which the information is transmitted.
  • the electronic device includes a main body and a kit connected to the main body, and the operating method includes controlling a switching frequency of an inverter included in the kit. and transmitting information from the kit to the main body based on the control of the switching frequency, wherein the main body includes a battery, a first motor, an electric wire connected to the battery, and a first control unit connected to the electric wire.
  • the kit includes a second motor receiving power through the electric wire, the inverter connected to the second motor, and a second control unit connected to the electric wire and controlling the driving of the inverter, The current associated with the second motor may be greater than zero in a section in which the information is transmitted by control.
  • An electronic device and an operating method thereof when transmitting information from a kit to a main body using a wire included in the electronic device, control the inverter so that the voltage of the motor is maintained at a value greater than 0. Constant performance can be guaranteed so that the performance of communication using wires is not degraded regardless of the environment in which the device is used.
  • the electronic device and the operating method according to the embodiment of the present specification control the driving signal of the motor so that the magnitude of the current is maintained constant even if the voltage of the DC terminal or the operating point of the motor is changed, thereby improving the reliability and improvement of communication using wires. performance can be improved.
  • the electronic device and the operating method according to the embodiment of the present specification temporarily lower the driving voltage of the motor when the difference between the driving voltage of the motor and the voltage of the battery is small to secure a voltage for communication using a wire, thereby enabling the use of the electronic device.
  • the performance of communication using wires can be guaranteed regardless of the environment.
  • the electronic device and the operating method according to the embodiment of the present specification can reduce power consumption by changing the operation method of the kit according to whether power line communication is performed.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an example of an electronic device including a main body and a kit.
  • FIG. 2 is a functional block diagram of an electronic device according to an embodiment of the present specification.
  • FIG. 3 is a flowchart of each step of a method of operating an electronic device according to an embodiment of the present specification.
  • FIG. 4 is a flowchart of each step of a method of operating an electronic device according to another exemplary embodiment of the present specification.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining a motor voltage of an electronic device according to an embodiment of the present specification.
  • FIG. 6 illustrates an example of an equivalent circuit diagram for analyzing the magnitude of a wire current of an electronic device according to an embodiment of the present specification.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining a motor voltage control according to a battery state of an electronic device according to an embodiment of the present specification.
  • FIG. 8 is a diagram for explaining an example of a communication method using a wire that can be used in an electronic device according to an embodiment of the present specification.
  • FIG. 9 is a conceptual diagram of a waveform related to a low-pass filter circuit of an electronic device according to an embodiment of the present specification.
  • any components may be directly connected or connected, and other components may be “interposed” between each component or each component It should be understood that may be “connected”, “coupled” or “connected” through other components.
  • components may be subdivided for convenience of description, but these components may be implemented in one device or module, or one component may include a plurality of devices or modules It may be implemented by being divided into .
  • 1 is a diagram illustrating an example of an electronic device including a main body and a kit. 1 shows an example of an electronic device including a main body 110 and kits 131 , 132 , and 133 connectable to the main body.
  • the electronic device 100 may include a body 110 , a pipe (or stick) 120 , and kits 131 , 132 , and 133 .
  • the body 110 of the electronic device 100 may be connected to the kits 131 , 132 , and 133 with the pipe 120 interposed therebetween.
  • One or more kits 131 , 132 , 133 connectable to the body 110 may be present as shown.
  • the form or shape of each of the kits 131, 132, and 133 may be implemented differently, and accordingly, the functions corresponding to each of the kits 131, 132, and 133 may also be different.
  • the first kit 131 may be a kit including a nozzle implemented to easily clean a carpet
  • the second kit 132 may be a kit implemented to easily clean a dark space
  • the third kit 133 may be a kit implemented to facilitate wet-wiping.
  • kits (131, 132, 133) can be selectively combined with the main body (110) according to the needs of the user. Accordingly, the electronic device 100 may easily implement various cleaning operations.
  • the kit may exist in various forms other than those described through the present specification, and a detailed description thereof will be omitted since it is easy for those skilled in the art.
  • the electronic device 100 may be implemented as a cleaner (eg, a vacuum cleaner) as illustrated.
  • a cleaner eg, a vacuum cleaner
  • the present invention is not limited thereto, and the present invention may be applied to various electronic devices requiring communication between the main body 110 and the kits 131 , 132 , and 133 .
  • kits 131 , 132 , and 133 may be referred to as nozzles, but the present specification is not limited thereto.
  • FIG. 2 is a functional block diagram of an electronic device according to an embodiment of the present specification.
  • An element of the electronic device 200 to be described later refers to a unit for processing at least one function or operation, which may be implemented as hardware or software, or a combination of hardware and software.
  • the electronic device 200 may include a body 210 and a kit 220 .
  • the body 210 includes a battery 211 , a first motor 212 , and a first control unit 213
  • the kit 420 includes a second motor 221 , an inverter 222 , and a second control unit 223 . may include.
  • the electronic device 200 may further include a pipe connecting the main body 210 and the kit 220 , and a wire connecting the main body 210 and the kit 220 may be disposed in the pipe. .
  • foreign substances may be sucked through the kit 220 .
  • the suctioned foreign substances may be moved to the body 210 through a pipe and stored in the foreign substance storage unit.
  • the main body 210 includes a battery 211 for supplying power for the operation of the electronic device 200 , a first motor 212 for controlling an output for a cleaning operation of the electronic device 200 , and the electronic device 200 . It may include a first control unit 213 that controls the overall operation.
  • the battery 211 may supply power (or power) to drive the electronic device 200 .
  • the battery 211 may be connected to each component of the electronic device 200 through an electric wire to supply power to each component of the electronic device 200 . Based on the supply of power, the electronic device 200 may perform various operations.
  • the battery 211 may be implemented as an internal or external type, and may be implemented as a wired or wireless type. However, the present invention is not limited thereto, and the battery 211 may be implemented in various forms.
  • the first motor 212 may provide power for a cleaning operation of the electronic device 200 .
  • the first motor 212 may provide a suction force to the kit 220 .
  • a foreign material suction force may be generated in the kit 220 , and the foreign material may be sucked into the kit 220 .
  • various known motors used in a cleaner or a vacuum cleaner may be used.
  • the first controller 213 may control the overall operation of the electronic device 200 .
  • the first controller 213 may be implemented to include at least one processor, and may execute stored instructions to control the operation of the electronic device 200 .
  • the first control unit 213 may be connected to the battery 211 through an electric wire.
  • the first control unit 213 may be connected between the battery 211 and the second control unit 223 of the kit 220 .
  • the first control unit 213 may receive information from the kit 220 , and may identify a usage environment related to the electronic device 200 based on the received information.
  • the first control unit 213 may control the operation of the electronic device 200 based on the checked usage environment.
  • the first control unit 213 may drive the motor with a first intensity to implement a suction force greater than or equal to a specific value. Accordingly, the kit 220 can perform the cleaning operation more effectively.
  • the main body 210 may include a low-pass filter circuit in which one side is connected to the electric wire and the other side is connected to the first control unit 213 .
  • the first control unit 213 may control the operation of the kit 220 based on the output value of the low-pass filter circuit. For example, information transmitted from the kit 220 may be output through a low-pass filter circuit to reach the first control unit 213 .
  • the first control unit 213 may check the information transmitted from the kit 220 based on the output value of the low-pass filter circuit.
  • the first controller 213 may control the operation of the kit 220 based on the confirmed information. For example, when the checked information includes information indicating that a load greater than or equal to a specific value is applied to the kit 220 , the first motor 212 may be controlled to increase the suction force of the electronic device 200 .
  • the kit 220 may include a second motor 221 , an inverter 222 , and a second control unit 223 .
  • the kit 220 includes a rotating shaft formed long to the left and right, a brush unit including a brush protrudingly disposed on the outer periphery of the rotating shaft, a rotating cleaning unit provided to rotate in parallel with the cleaning surface, a first motor ( 212) may include various configurations that can be configured to clean the cleaning surface by removing foreign substances, such as a suction passage for sucking air and foreign substances, according to the foreign substance suction power supplied by FIG.
  • the second motor 221 may include at least one motor for driving the kit 220 .
  • the second motor 221 may include a motor for driving the rotating cleaning unit, a pump or a spray nozzle for discharging water, and the like.
  • the present invention is not limited thereto, and various configurations may be included or some configurations may be omitted according to embodiments.
  • the second motor 221 may include a DC motor.
  • a DC voltage is required to drive the second motor 221 .
  • the PWM duty for driving the second motor 221 may also be changed in response to the change in the operating speed. .
  • the load related to the electronic device 200 may be different depending on the environment (eg, a parquet floor or a carpeted floor) adjacent to the electronic device 200 . have.
  • the driving speed of the motor decreases.
  • a high load eg, a carpeted floor
  • a low load eg, a floor
  • the current (or the magnitude of the current, or the instantaneous value of the current) of the second motor 221 may be controlled to be always greater than zero through the control of the inverter 222 , which will be described later.
  • the mode in which the current of the second motor 221 is always greater than 0 may be a continuous conduction mode (CCM).
  • CCM continuous conduction mode
  • An example of a current waveform when the second motor 221 operates as a CCM will be described in more detail with reference to FIG. 4 . Meanwhile, at this time, the current of the second motor 221 may be an instantaneous value.
  • the inverter 222 may be connected to the second motor 221 to change the rotation speed of the second motor 221 .
  • the inverter 222 may change the rotation speed of the second motor 221 based on changing a frequency (eg, a switching frequency) related to the second motor 221 based on the control of the second controller 223 .
  • a frequency eg, a switching frequency
  • the second control unit 223 may be connected to a wire connected to the battery 211 .
  • the second control unit 223 may transmit information to the first control unit 213 using the electric wire based on the connection with the electric wire.
  • the second control unit 223 may control driving of the inverter 222 .
  • the second control unit 223 may transmit information to the first control unit 213 by controlling the switching frequency of the inverter 222 .
  • the second control unit 223 may control the switching frequency of the inverter 222 such that the current associated with the second motor 221 is greater than zero in the section in which the information is transmitted to the first control unit 213 . have.
  • the second control unit 223 sets the switching frequency to a predetermined value (eg, 40 kHz) so that the current of the second motor 221 is maintained to be greater than 0 even under no-load condition for all driving voltages related to the second motor 221 . It can be set higher than that.
  • the value of the frequency that causes the current to be greater than zero may be predefined.
  • the second control unit 223 controls the inverter so that the current (or the magnitude of the current, or the instantaneous value of the current) related to the second motor 221 in a period in which information transmission is not performed becomes 0 in at least some sections.
  • the switching frequency of 222 can be controlled. That is, the second motor 221 may operate as a CCM in response to a case in which communication using a wire is made. In this case, according to an embodiment, when communication using a wire is not performed, it may operate in discontinuous conduction mode (DCM).
  • DCM discontinuous conduction mode
  • the second control unit 223 may determine whether communication using an electric wire is performed based on detection of information to be transmitted to the first control unit 213 or generation of information. When it is confirmed that communication is to be performed, the second control unit 223 may control the switching frequency of the inverter 222 so that the current associated with the second motor 221 is greater than zero.
  • the second motor 221 when the second motor 221 operates as a CCM, when the magnitude of the current to the wire is the same PWM duty, it may increase only by changing the switching frequency.
  • the second control unit 223 may control the switching frequency to include a sinusoidal wave component in the current flowing through the wire.
  • information may be transmitted from the second control unit 223 to the first control unit 213 based on the characteristic of the sinusoidal wave component.
  • the characteristic of the sinusoidal wave component may include, for example, the shape of the sinusoid, the size of the sinusoid (eg, instantaneous value, rms value), and a frequency band indicated by the frequency of the sinusoid.
  • the second controller 223 may transmit information to the first controller 213 based on the current shaping method. Specifically, the second control unit 223 may transmit information to the first control unit 213 through shaping of the current flowing through the electric wire through control of the switching frequency. In this case, a current in which at least one of the magnitude and frequency of the current is modulated may be generated based on the current shaping method, and information is transmitted to the first control unit 213 in response to the generated current being transmitted to the first control unit 213 . can be transmitted to
  • the current shaping method may be defined as a method in which communication is performed based on a predetermined frequency for a signal recognized by the receiving side and preset information corresponding thereto by modulating the magnitude and/or frequency of the transmitted and received current. have.
  • the second control unit 223 may modulate the frequency of the current in the operating state of the kit 220 based on a predetermined frequency to be transmitted to the main body 210 .
  • the signal for indicating that the operating state of the kit 220 is on may be a current modulated with a frequency of 100 kHz, indicating that the operating state of the kit 220 is off
  • the signal for this may be a current modulated with a frequency of 200 kHz.
  • this is only an example, and the present embodiment is not limited to these examples.
  • the second control unit 223 may control the second motor 221 based on the PWM duty value of the switching signal of the inverter 222 determined based on at least one of the voltage, resistance, and inductance of the second motor 221 . (221) can be controlled. In this case, the second control unit 223 controls the second motor 221 based on the PWM duty value even if the DC terminal voltage of the second motor 221 or the operating point of the second motor 221 changes, thereby increasing the current of the wire. You can control the size.
  • the second control unit 223 may synthesize an additional current (hereinafter, communication current) for communication using a wire, for example, a sine wave.
  • the form of the communication current may be variously changed in at least one of a frequency and a size according to the amount of data for communication.
  • the second control unit 223 may control the second motor 221 based on the change of the PWM duty so that the communication current is synthesized over a certain performance in order to secure the communication performance.
  • the second control unit 223 may determine the PWM duty value that is changed based on at least one of the voltage, resistance, and inductance of the second motor 221 .
  • the determination of the value of the PWM duty may be determined based on an equation derived based on the equivalent circuit diagram related to the second motor 221 , and more related to the equivalent circuit diagram and the equation related to the second motor 221 .
  • a detailed description may refer to FIG. 5 .
  • the current for communication using a wire is shown as an example of a sine wave, but is not limited thereto, and various types of current such as a triangular wave, a square wave, and a pulse may be used.
  • communication from the second control unit 223 to the first control unit 213 may be based on time division communication.
  • the time division communication may include a communication method in which a process of transmitting information from the main body 210 to the kit 220 and a process of transmitting information from the kit 220 to the main body 210 are sequentially performed in a predetermined order, , time division communication is easy for those of ordinary skill in the art, so detailed information will be omitted.
  • the second controller 223 may control the second motor 221 so that a difference between the output voltage of the battery 211 and the voltage corresponding to the second motor 221 is maintained at a predetermined value or more. For example, when the difference between the output voltage of the battery 211 and the voltage corresponding to the second motor 221 is less than a predetermined value, the second controller 223 may control the driving voltage of the second motor 221 . .
  • the second control unit 223 may control the second motor 221 in response to a difference between the output voltage of the battery 211 and the voltage corresponding to the second motor 221 being less than or equal to a predetermined value. The voltage can be controlled to decrease.
  • the second control unit 223 may transmit information to the first control unit 213 based on time division communication.
  • the second control unit 223 sets the maximum value of the voltage provided from the battery 211 to drive the second motor 221 .
  • a constant voltage for example, 2V
  • a part used for driving the second motor 221 is Voltage can be used for communication using wires.
  • the maximum voltage required for communication using a wire may be 2V and the voltage of the battery 211 may be 24V.
  • a voltage of 24V of the battery 211 may be used to drive the second motor 221 .
  • a voltage of 2V is used for communication using the wire and 22V of the battery 211 is applied to drive the second motor 221 .
  • voltage can be used.
  • the second control unit 223 controls the second motor 221 . It can be controlled so that the wire current is kept constant.
  • the second controller 223 compares the output voltage of the battery 211 with the voltage corresponding to the second motor 221 , and the output voltage of the battery 211 and the voltage corresponding to the second motor 221 .
  • the second motor 221 may be controlled so that the difference between .
  • the voltage corresponding to the second motor 221 may be a driving voltage of the second motor 221 .
  • the second control unit 223 may control the second motor 221 in response to a difference between the output voltage of the battery 211 and the voltage corresponding to the second motor 221 being less than or equal to a predetermined value.
  • the voltage can be controlled to decrease. In this case, the voltage for the wire current is secured, so that the communication performance using the wire can be guaranteed.
  • a specific example related thereto may refer to FIG. 5 .
  • the electronic device 200 may secure the communication performance using the electric wire by controlling the driving voltage of the second motor 221 .
  • Information transmitted from the second control unit 223 to the first control unit 221 based on the above-described communication using the electric wire is, for example, identification information of the kit 220, operation information of the second motor 221, and the kit. It may include at least one of use time information of 220 , sensing information of an object adjacent to the kit 220 , and RPM operation information of the second motor 221 .
  • information transmitted from the second control unit 223 to the first control unit 221 includes identification information of the kit 220 and actual operation information of the kit 220 corresponding to the control information received in the kit 220 .
  • the identification information of the kit 220 may include, for example, information indicating the type of the kit 220 .
  • Actual operation information of the kit 220 may include, for example, information on whether the kit 220 is being driven according to a set value (or an input value).
  • the kit 220 is detachable from the main body 210 and may further include a sensor for detecting whether the main body 210 is detachable or not.
  • the second control unit 223 may detect the connection with the main body 210 through a sensor.
  • the second control unit 223 may transmit data to the first control unit based on a current shaping method based on detecting the connection with the main body 210 .
  • FIG. 3 is a flowchart of each step of a method of operating an electronic device according to an embodiment of the present specification.
  • each step of the method illustrated in FIG. 3 may be performed in a different order from that illustrated in the drawings in some cases.
  • the content overlapping with the content described above may be omitted.
  • the electronic device may control the switching frequency of the inverter included in the kit.
  • the current associated with the second motor of the kit may be greater than zero in a section in which information transmission is performed by controlling the switching frequency.
  • the electronic device may allow information to be transmitted while the switching frequency of the inverter is 40 kHz or higher.
  • the electronic device may transmit information from the kit to the main body based on the control of the switching frequency of the inverter.
  • the information transmitted from the kit to the main body may be generated by the second control unit of the kit, and the information may include, for example, identification information of the kit, operation information of the second motor, usage time information of the kit, and objects adjacent to the kit. It may include at least one of sensing information and RPM operation information of the second motor.
  • Information transmission from the kit to the main body may be performed using a wire, and the current flowing through the wire for information transmission may include a sinusoidal component. Information transmission may be performed based on the characteristics of the sinusoidal wave component.
  • the electronic device may control the second motor based on the PWM duty value of the inverter switching signal determined based on at least one of voltage, resistance, and inductance of the second motor. In this case, even if the DC terminal voltage or the operating point of the second motor is changed, the magnitude of the wire current for communication using the wire may be maintained constant.
  • a specific example related thereto may refer to FIG. 6 .
  • the electronic device may control the second motor such that a difference between the output voltage of the battery of the electronic device and the voltage corresponding to the second motor of the kit is maintained at a predetermined value or more.
  • the electronic device may reduce the driving voltage of the second motor when the difference between the output voltage of the battery and the voltage corresponding to the second motor is less than a predetermined value due to a decrease in the output voltage of the battery.
  • the reduced driving voltage may correspond to, for example, a voltage required for synthesizing wire current when the output voltage of the battery is a specific value (eg, the output voltage value in a fully charged state).
  • a specific example related thereto may refer to FIG. 7 .
  • FIG. 4 is a flowchart of each step of a method of operating an electronic device according to another exemplary embodiment of the present specification.
  • the electronic device may determine whether information transmission (or power line communication) using a wire is performed.
  • the second control unit included in the kit may check whether or not communication using a wire from the kit to the main body is started. Communication using the wire may be started when the second control unit confirms specific information (eg, detecting a speed change and recognizing information through a sensor) in relation to the usage environment of the electronic device.
  • the specific information related to the use environment may include at least one of information that the second control unit checks by itself and information that is checked through a sensor included in the electronic device (or kit).
  • the second control unit may start communication using a wire from the kit to the main body in response to receiving the information request signal from the first control unit of the main body.
  • the second control unit may confirm that the transmission of information using the electric wire is performed.
  • the electronic device may control the switching frequency of the inverter such that the current associated with the second motor included in the kit is greater than zero when the transmission of information using the electric wire is performed. For example, when information is transmitted using a wire, the electronic device may control the switching frequency of the inverter included in the kit to a specific value (eg, 40 kHz) or higher to transmit the information. As such, when the current associated with the second motor is greater than 0, the mode of the second motor may be CCM.
  • the electronic device may control the second motor to operate as a CCM in response to communication using a wire, and may control the second motor to operate as a DCM if communication using a wire is not performed.
  • the electronic device may transmit information from the kit to the main body based on the control of the switching frequency.
  • Step 430 may correspond to step 330 .
  • FIG. 5 is a diagram for explaining a motor voltage of an electronic device according to an embodiment of the present specification.
  • Reference numeral 511 of FIG. 5 indicates the magnitude of current according to time when the second motor included in the kit operates as a CCM.
  • Reference numeral 512 denotes a current magnitude over time when the second motor included in the kit operates as a DCM.
  • the magnitude of the current when the second motor operates as a CCM, the magnitude of the current may be greater than zero. However, when the second motor operates as DCM, the magnitude of the current may be 0 in at least some sections.
  • the electronic device may adjust the switching frequency of the inverter to a predetermined value (eg, 40 kHz) or more so that the magnitude of the current of the second motor is greater than 0 even under no-load condition.
  • a predetermined value eg, 40 kHz
  • the predetermined value of the switching frequency is merely an example and is not limited thereto, and may be changed to various values such that the magnitude of the current of the second motor is greater than zero.
  • FIG. 6 illustrates an example of an equivalent circuit diagram for analyzing the magnitude of a wire current of an electronic device according to an embodiment of the present specification. Specifically, FIG. 6 shows an equivalent circuit diagram of a battery and a second motor included in the kit.
  • V BAT may represent a voltage of a battery
  • I BAT may represent a current of communication using a wire
  • V MOT may represent a voltage of the second motor.
  • a '-' symbol may indicate a DC variable
  • a ' ⁇ ' symbol may indicate an AC variable.
  • BAT may indicate a battery-related variable
  • MOT may indicate a variable related to the second motor.
  • R may represent a resistance of the second motor
  • L may represent an inductance of the motor.
  • FIG. 5 Equation 1 can be derived based on the equivalent circuit diagram of .
  • Equation 1 is the current for communication using wires, is the AC power of the second motor, is the DC voltage of the battery, is the DC duty (conductivity) of the inverter, is the AC current of the second motor, is the AC duty (conductivity) of the inverter, is the DC current of the second motor.
  • Equation 2 can be derived for the Laplace domain.
  • Equation 2 is the amplitude of the sine wave duty, and more specifically represents the instantaneous PWM duty for communication using a wire, may represent a DC voltage of the second motor, specifically, an average voltage for driving the second motor.
  • R+Ls may represent a motor constant determined in relation to resistance and inductance of the second motor.
  • the magnitude of the current for communication using the wire may be affected by the average voltage, resistance, and inductance for driving the second motor. Accordingly, the electronic device adjusts the voltage (eg, average voltage for driving the second motor), resistance, and inductance of the second motor so that the magnitude of the current for communication using a wire becomes a predetermined value (or more than a predetermined value). Considering this, the PWM duty for communication using wires can be determined. The electronic device may control the second motor based on the determined PWM duty. Accordingly, even if the DC voltage of the electronic device or the operating point of the second motor is changed, a wire current having a constant size for communication using the wire may be provided.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining a motor voltage control according to a battery state of an electronic device according to an embodiment of the present specification.
  • Reference numeral 710 of FIG. 7 is an example of a current waveform displayed by performing communication using a time-division-based wire when the voltage of the battery is sufficient.
  • Reference numeral 720 is an example of a waveform that appears based on the control of the driving voltage of the second motor when the voltage of the battery becomes less than a predetermined value and becomes insufficient.
  • the electronic device or the second controller of the electronic device
  • the current may be maintained at an average value corresponding to the first point 721 before communication using a wire is performed.
  • communication using a wire may be started based on time division communication at a time point corresponding to the first point 721 .
  • the electronic device checks the voltage of the battery, and when the checked voltage is insufficient (eg, when the voltage of the battery is less than a predetermined value, the difference between the voltage of the battery and the voltage corresponding to the second motor is value), as shown at the second point 722 , the driving voltage of the second motor may be reduced.
  • the voltage remaining due to the reduction of the driving voltage may be used for synthesizing a current for communication using a wire, and even in the case of reference number 720, a current (or a sine wave) having the same size as that of reference number 710 may be synthesized.
  • FIG. 8 is a diagram for explaining an example of a communication method using a wire that can be used in an electronic device according to an embodiment of the present specification. Specifically, FIG. 8 shows an example of an information transmission method from the main body to the kit and an information transmission method from the kit to the main body when communication using an electric wire is used between the main body and the kit.
  • Reference numeral 811 in Fig. 8 denotes an example of a waveform displayed by an information transmission method from the main body to the kit.
  • the information transmission method from the main body to the kit may be referred to as first power line communication.
  • the first power line communication may be made based on voltage PWM control, and in this case, a waveform such as reference numeral 811 may appear.
  • this is only an example and is not limited thereto, and the communication method of reference numeral 811 to be described later may be used.
  • the signal corresponding to reference numeral 811 may include information for controlling the operation of the second motor 221 and/or the kit 220 .
  • Reference numeral 812 denotes an example of a waveform displayed by an information transmission method from the kit to the main body.
  • a method of transmitting information from the kit to the main body may be referred to as second power line communication.
  • the second power line communication may be made based on a current shaping method.
  • the performance of communication using the wire is not degraded regardless of the electronic device usage environment by controlling the inverter so that the voltage of the motor is maintained at a value greater than 0. constant performance can be guaranteed.
  • FIG. 9 is a conceptual diagram of a waveform related to a low-pass filter circuit of an electronic device according to an embodiment of the present specification. Specifically, FIG. 9 conceptually shows a waveform before and after being processed by a low-pass filter circuit of an electronic device.
  • Reference numeral 911 in Fig. 9 denotes a waveform before processing by the low-pass filter circuit
  • reference numeral 912 denotes a waveform after processing by the low-pass filter circuit.
  • the waveform before being processed by the low-pass filter circuit may be for a signal including information transmitted from the kit (or second control unit) to the main body.
  • the first control unit included in the main body of the electronic device may receive a signal processed by the low-pass filter circuit, that is, an output value of the low-pass filter circuit.
  • the first control unit may check information about the kit (eg, the moving speed of the kit, the actual suction power of the kit, whether there is an object around the kit) based on the received value and control the operation of the kit.
  • the electronic device and the operating method according to the embodiment of the present specification control the PWM duty of the motor so that the magnitude of the current is kept constant even if the voltage of the DC terminal or the operating point of the motor is changed, thereby improving the reliability of communication using the wire and performance can be improved.
  • an electronic device and an operating method thereof temporarily lower the driving voltage of the motor when the difference between the driving voltage of the motor and the voltage of the battery is small, for example, when the voltage of the battery is insufficient.
  • the voltage for the electronic device it is possible to ensure the performance of communication using a wire regardless of the environment in which the electronic device is used.

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Abstract

본 명세서의 일 실시 예에 따른 전자 장치는 본체 및 상기 본체와 연결되는 키트를 포함하며, 상기 본체는 배터리, 제1 모터, 상기 배터리와 연결되는 전선 및 상기 전선과 연결되는 제1 제어부를 포함하고, 상기 키트는 상기 전선을 통해 전원을 공급받는 제2 모터, 상기 제2 모터와 연결된 인버터, 상기 전선과 연결되며 상기 인버터의 구동을 제어하는 제2 제어부를 포함하고, 상기 제2 제어부는, 상기 인버터의 스위칭 주파수 제어를 통해 상기 제1 제어부에 정보를 전송하고, 상기 정보의 전송이 수행되는 구간에서 상기 제2 모터와 관련된 전류가 0보다 크도록 상기 인버터의 스위칭 주파수를 제어할 수 있다.

Description

상향식 전력선 통신을 수행하는 전자 장치 및 그 동작 방법
본 명세서는 본체와 연결되는 키트로부터 본체로 정보를 전송하는 상향식 전력선 통신을 수행하는 전자 장치 및 그 동작 방법에 관한 것이다. 구체적으로, 본 명세서의 전자 장치 및 그 동작 방법은 전선을 이용한 통신을 기초로 키트로부터 본체로 정보를 전송할 수 있다.
전자기술의 발달에 따라 생활 전반에 다양한 전자 장치가 이용되고 있다. 일 예로 청소기는 전원을 공급받음에 기초하여 모터를 동작하여 청소 대상 영역의 먼지나 이물질을 흡입하거나 닦아 청소를 수행하는 전자 장치이다.
이러한 청소기는, 예를 들면 사용자가 직접 청소기를 이동시키면서 청소를 수행하기 위한 수동 청소기와, 스스로 주행하면서 청소를 수행하는 자동 청소기로 구분될 수 있다. 수동 청소기의 경우, 청소기의 형태에 따라, 예를 들어 캐니스터 타입의 청소기, 업라이트 타입의 청소기, 핸디형 청소기, 스틱형 청소기 등으로 구분될 수 있다.
이러한 수동 청소기는, 예를 들면 청소 대상과 인접하여 청소 동작(예: 이물질의 흡입, 물걸레질)을 수행하는 부분인 키트(또는 청소 키트), 노즐과 연통되고 길이조절이 가능하고 이물질의 이동 통로를 제공하는 파이프(또는 스틱), 이물질 흡입력을 제공하는 모터, 및 모터의 출력을 제어하는 제어부 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
한편, 최근 전자 기술의 발달로 인해 청소기의 청소 동작의 효과를 높이기 위해, 청소기의 상태에 기초하여 청소기의 동작을 적응적으로 변경하기 위한 연구가 활발이 이루어지고 있다. 예를 들어, 모터출력이 일정한 상태에서 청소기를 빨리 이동시키는 경우, 청소기를 느리게 이동시키는 경우에 비하여 이물질 흡입량은 감소할 수 있고, 노즐에 이물질이 부착되어 청소 동작에 방해가 되면 이물질의 흡입량이 감소할 수도 있다. 이에 따라 청소기의 동작 상태에 따라 이물질의 흡입량을 제어함으로써 청소 동작의 효과를 향상시켜야할 필요가 있다.
이와 같은 청소기와 관련해서 아래와 같은 선행문헌이 있다.
선행문헌 1: 대한민국 등록특허공보 10-0798325
선행문헌 1은 진공 청소 기능과 스팀 발생 기능을 포함하는 청소기와 관련하여 각 기능에 대응하는 스위치에 대한 입력을 기초로 전력선 통신을 이용하여 제어 신호를 전송하는 특징을 포함한다. 다만, 선행문헌 1은 전력선을 이용하여 통신을 수행하는 내용은 기재하지만 청소기의 다양한 사용 환경에서 일정한 통신 성능이 확보되도록 제어하는 내용에 대해서는 기재하지 못하고 있다.
본 명세서가 해결하고자 하는 과제는, 전자 장치의 사용 환경과 무관하게 일정한 통신 성능이 보장되도록 전자 장치에 포함된 전선을 이용하여 키트로부터 본체로 정보를 전송하는 전자 장치 및 그 동작 방법을 제공하는 것이다.
본 명세서의 다른 과제는, 전자 장치에서 본체와 키트 사이의 통신을 수행하는 경우와 그렇지 않은 경우 키트의 동작을 다르게 하여 사용 전력을 절감하고, 안정된 통신 성능을 확보할 수 있는 전자 장치 및 그 동작 방법을 제공하는 것이다.
다만, 본 명세서가 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 바로 제한되지 않으며, 언급되지는 않았으나 아래의 기재로부터 본 명세서가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있는 목적을 포함할 수 있다.
본 명세서의 일 실시 예에 따른 전자 장치는 본체 및 상기 본체와 연결되는 키트를 포함하며, 상기 본체는 배터리, 제1 모터, 상기 배터리와 연결되는 전선 및 상기 전선과 연결되는 제1 제어부를 포함하고, 상기 키트는 상기 전선을 통해 전원을 공급받는 제2 모터, 상기 제2 모터와 연결된 인버터, 상기 전선과 연결되며 상기 인버터의 구동을 제어하는 제2 제어부를 포함하고, 상기 제2 제어부는, 상기 인버터의 스위칭 주파수 제어를 통해 상기 제1 제어부에 정보를 전송하고, 상기 정보의 전송이 수행되는 구간에서 상기 제2 모터와 관련된 전류가 0보다 크도록 상기 인버터의 스위칭 주파수를 제어할 수 있다.
본 명세서의 일 실시 예에 따른 전자 장치의 동작 방법에 있어서, 상기 전자 장치는 본체 및 상기 본체와 연결되는 키트를 포함하고, 상기 동작 방법은, 상기 키트에 포함되는 인버터의 스위칭 주파수를 제어하는 단계와, 상기 스위칭 주파수의 제어를 기초로 상기 키트로부터 상기 본체로 정보를 전송하는 단계를 포함하고, 상기 본체는 배터리, 제1 모터, 상기 배터리와 연결되는 전선 및 상기 전선과 연결되는 제1 제어부를 포함하고, 상기 키트는 상기 전선을 통해 전원을 공급받는 제2 모터, 상기 제2 모터와 연결된 상기 인버터, 상기 전선과 연결되며 상기 인버터의 구동을 제어하는 제2 제어부를 포함하며, 상기 스위칭 주파수의 제어에 의해 상기 정보의 전송이 수행되는 구간에서 상기 제2 모터와 관련된 전류는 0보다 클 수 있다.
본 명세서의 실시 예에 따른 전자 장치 및 그 동작 방법은, 전자 장치에 포함된 전선을 이용하여 키트로부터 본체로 정보를 전송하는 경우 모터의 전압이 0 보다 큰 값이 유지되도록 인버터를 제어함으로써 전자 장치의 사용 환경과 무관하게 전선을 이용한 통신의 성능이 저하되지 않도록 일정한 성능을 보장할 수 있다.
또한, 본 명세서의 실시 예에 따른 전자 장치 및 그 동작 방법은 모터의 구동 신호를 제어하여 DC 단의 전압이나 모터의 동작점이 변경되더라도 전류의 크기가 일정하게 유지되도록 함으로써 전선을 이용한 통신의 신뢰도 및 성능을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 명세서의 실시 예에 따른 전자 장치 및 그 동작 방법은 모터의 구동 전압과 배터리의 전압 차이가 작은 경우 모터의 구동 전압을 일시적으로 낮추어 전선을 이용한 통신을 위한 전압을 확보함으로써 전자 장치의 사용 환경과 무관하게 전선을 이용한 통신의 성능을 보장할 수 있다.
또한 본 명세서의 실시 예에 따른 전자 장치 및 그 동작 방법은 전력선 통신 수행 여부에 따라 키트의 동작 방식을 변경함으로써 소비 전력을 절감할 수 있다.
다만, 본 명세서에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본체와 키트를 포함하는 전자 장치의 예를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 명세서의 일 실시 예에 따른 전자 장치의 기능 블록도이다.
도 3은 본 명세서의 일 실시 예에 따른 전자 장치의 동작 방법의 각 단계의 흐름도이다.
도 4는 본 명세서의 다른 일 실시 예에 따른 전자 장치의 동작 방법의 각 단계의 흐름도이다.
도 5는 본 명세서의 일 실시 예에 따른 전자 장치의 모터 전압을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 명세서의 일 실시 예에 따른 전자 장치의 전선 전류의 크기 분석을 위한 등가 회로도의 예를 나타낸다.
도 7은 본 명세서의 일 실시 예에 따른 전자 장치의 배터리 상태에 따른 모터 전압 제어를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 명세서의 일 실시 예에 따른 전자 장치에서 이용 가능한 전선을 이용한 통신 방식의 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 명세서의 일 실시 예에 따른 전자 장치의 저역 통과 필터 회로와 관련된 파형의 개념도이다.
이하, 실시 예들과 관련된 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하의 실시 예들은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.
명확한 설명을 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다. 또한, 일부 실시 예들을 예시적인 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가질 수 있다. 또한, 본 개시를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 실시 예들의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 수 있다.
실시 예들의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질, 차례, 순서 또는 개수 등이 한정되지 않는다. 임의의 구성요소 간 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 임의의 구성요소 간에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있고 각 구성 요소 사이에 다른 구성 요소가 "개재"되거나 각 구성 요소가 다른 구성 요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
본 개시에서, "포함한다", "구성된다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 본 개시를 구현함에 있어서 설명의 편의를 위하여 구성요소를 세분화하여 설명할 수 있으나, 이들 구성요소가 하나의 장치 또는 모듈 내에 구현될 수도 있고, 혹은 하나의 구성요소가 다수의 장치 또는 모듈들에 나뉘어져서 구현될 수도 있다.
이하에서는, 일 실시 예에 따른 전자 장치에 대해 설명하도록 한다.
도 1은 본체와 키트를 포함하는 전자 장치의 예를 나타내는 도면이다. 도 1은 본체(110) 및 본체와 연결가능한 키트(131, 132, 133)로 구성되는 전자 장치의 예를 나타낸다.
도 1을 참조하면, 전자 장치(100)는 본체(110), 파이프(또는 스틱)(120), 키트(131, 132, 133)를 포함할 수 있다. 전자 장치(100)의 본체(110)는 파이프(120)를 사이에 두고 키트(131, 132, 133)와 연결될 수 있다. 본체(110)와 연결가능한 키트(131, 132, 133)는 도시된 바와 같이 하나 이상이 존재할 수 있다. 키트(131, 132, 133) 각각의 형태 또는 모양은 상이하게 구현될 수 있으며 이에 따라 키트(131, 132, 133) 각각에 대응하는 기능도 상이할 수 있다. 예를 들어, 제1 키트(131)는 카펫을 청소에 용이하도록 구현된 노즐을 포함하는 키트일 수 있고, 제2 키트(132)는 어두운 공간을 청소하기에 용이하도록 구현된 키트일 수 있고, 제3 키트(133)는 물걸레질이 용이하도록 구현된 키트일 수 있다.
각 키트(131, 132, 133)는 사용자의 니즈에 따라 선택적으로 본체(110)와 결합할 수 있다. 이에 따라 전자 장치(100)는 다양한 청소 동작을 용이하게 구현할 수 있다. 한편, 키트는 본 명세서를 통해 설명되는 것 이외에도 다양한 형태가 존재할 수 있으며 이에 대해서는 통상의 기술자에게 용이한 바 구체적인 설명은 생략하겠다.
전자 장치(100)는 도시된 바와 같이 청소기(예: 진공 청소기)로 구현될 수 있다. 다만 이에 제한되는 것은 아니고 본 발명은 본체(110)와 키트(131, 132, 133) 사이의 통신이 요구되는 다양한 전자 장치에도 본 발명이 적용될 수 있다.
실시 예에 따라 키트(131, 132, 133)는 노즐로 지칭될 수도 있으나, 이러한 용어에 본 명세서가 제한되지는 않는다.
도 2는 본 명세서의 일 실시 예에 따른 전자 장치의 기능 블록도이다. 후술하는 전자 장치(200)의 요소(element)는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어, 또는, 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
도 2를 참조하면, 전자 장치(200)는 본체(210) 및 키트(220)를 포함할 수 있다. 본체(210)는 배터리(211), 제1 모터(212), 제1 제어부(213)를 포함하고, 키트(420)는 제2 모터(221), 인버터(222), 제2 제어부(223)를 포함할 수 있다.
도시하지는 않았으나, 전자 장치(200)는 본체(210)와 키트(220)를 연결하는 파이프를 더 포함할 수 있으며 파이프 내에는 본체(210)와 키트(220)를 연결하는 전선이 배치될 수 있다. 실시 예에서 키트(220)를 통해 이물질이 흡입될 수 있는데, 이러한 경우 흡입된 이물질은 파이프를 통해 본체(210)로 이동하여 이물질 저장부에 저장될 수 있다.
본체(210)는 전자 장치(200)의 동작을 위해 전원을 공급하는 배터리(211), 전자 장치(200)의 청소 동작을 위한 출력을 제어하는 제1 모터(212), 전자 장치(200)의 전반적인 동작을 제어하는 제1 제어부(213)를 포함할 수 있다.
배터리(211)는 전자 장치(200)의 구동을 위해 전원(또는 전력)을 공급할 수 있다. 구체적으로 배터리(211)는 전선을 통해 전자 장치(200)의 각 구성과 연결되어 전자 장치(200)의 구성 각각에 전원을 공급할 수 있다. 전원의 공급을 기초로 전자 장치(200)는 다양한 동작을 수행할 수 있다.
배터리(211)는 내장형 또는 외장형으로 구현될 수 있으며, 유선 또는 무선의 형태로 구현될 수도 있다. 다만 이에 제한되는 것은 아니며 배터리(211)는 다양한 형태로 구현될 수 있다.
제1 모터(212)는 전자 장치(200)의 청소 동작을 위한 동력을 제공할 수 있다. 예를 들어 제1 모터(212)는 키트(220)에 흡입력을 제공할 수 있다. 예를 들어 제1 모터(212)가 작동하면 키트(220)에 이물질 흡입력이 발생하고 이물질은 키트(220)로 흡입될 수 있다. 제1 모터(212)는 청소기(또는 진공 청소기)에 이용되는 공지의 다양한 모터가 이용될 수 있다.
제1 제어부(213)는 전자 장치(200)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 제1 제어부(213)는 적어도 하나의 프로세서를 포함하도록 구현될 수 있으며, 저장된 명령어들을 실행시켜 전자 장치(200)의 동작을 제어할 수 있다.
제1 제어부(213)는 전선을 통해 배터리(211)와 연결될 수 있다. 제1 제어부(213)는 배터리(211)와 키트(220)의 제2 제어부(223) 사이에 연결될 수 있다. 제1 제어부(213)는 키트(220)로부터 정보를 수신할 수 있으며, 수신된 정보를 기초로 전자 장치(200)와 관련된 사용 환경을 확인할 수 있다. 제1 제어부(213)는 확인된 사용 환경을 기초로 전자 장치(200)의 동작을 제어할 수 있다.
예를 들어, 확인된 사용 환경이 먼지가 기지정된 밀도 이상인 사용 환경을 나타내는 경우, 제1 제어부(213)는 제1 세기로 모터를 구동시켜 특정 값 이상의 흡입력을 구현할 수 있다. 이에 따라 키트(220)는 청소 동작을 보다 효과적으로 수행할 수 있다.
실시 예에서, 본체(210)는 일측이 전선과 연결되고 타측이 제1 제어부(213)와 연결되는 저역 통과 필터 회로를 포함할 수 있다. 이러한 경우 제1 제어부(213)는 저역 통과 필터 회로의 출력 값을 기반으로 키트(220)의 동작을 제어할 수 있다. 일 예로, 키트(220)로부터 전송된 정보는 저역 통과 필터 회로를 거쳐 출력되어 제1 제어부(213)에 도달할 수 있다. 제1 제어부(213)는 저역 통과 필터 회로의 출력 값을 기초로 키트(220)로부터 전송된 정보를 확인할 수 있다. 제1 제어부(213)는 확인된 정보를 기초로 키트(220)의 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어 확인된 정보가 키트(220)에 특정 값 이상의 부하가 가해짐을 나타내는 정보를 포함하는 경우 전자 장치(200)의 흡입력이 증가하도록 제1 모터(212)를 제어할 수 있다.
키트(220)는 제2 모터(221), 인버터(222) 및 제2 제어부(223)를 포함할 수 있다. 도시하지는 않았으나 실시 예에 따라 키트(220)는 좌우로 길게 형성된 회전축과, 회전축의 외둘레에 돌출 배치되는 브러쉬를 포함하는 브러쉬 유닛, 청소면과 평행하게 회전하도록 구비되는 회전 청소 유닛, 제1 모터(212)에 의해 공급된 이물질 흡입력에 따라 공기와 이물질을 흡입하기 위한 흡입 유로 등 이물질을 제거하여 청소면을 청소하도록 구성될 수 있는 다양한 구성이 포함될 수 있다.
제2 모터(221)는 키트(220)를 구동시키기 위한 적어도 하나의 모터를 포함할 수 있다. 예를 들면 제2 모터(221)는 회전 청소 유닛을 구동하기 위한 모터, 물을 배출시키기 위한 펌프나 분사 노즐 등을 포함할 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니며 실시 예에 따라 다양한 구성이 포함되거나 일부 구성이 생략될 수 있다.
실시 예에서, 제2 모터(221)는 DC 모터를 포함할 수 있다. 이러한 경우 제2 모터(221)의 구동을 위해서는 DC 전압이 요구된다. 다만, 전자 장치(200)의 사용 환경에 따라 제2 모터(221)의 동작 속도가 변경될 수 있어 제2 모터(221)의 구동을 위한 PWM duty도 동작 속도의 변경에 대응하여 변경될 수 있다.
예를 들어, 기준 전압 25V가 제2 모터(221)에 인가되더라도 전자 장치(200)와 관련된 부하는 전자 장치(200)와 인접한 환경(예: 마루 바닥, 카펫이 깔린 바닥)에 따라 상이할 수 있다. 이러한 경우 부하가 증가하게 되면 모터의 구동 속도가 감소하게 된다. 따라서, 전자 장치(200)와 관련된 부하에 관계없이 일정한 성능으로 전자 장치(200)의 동작을 제어하기 위해서는 높은 부하(예: 카펫이 깔린 바닥)에서는 낮은 부하(예: 마루 바닥) 보다 높은 속도로 제2 모터(221)가 구동될 필요가 있다.
이에 따라 후술하는 인버터(222)의 제어를 통해 제2 모터(221)의 전류(또는 전류의 크기, 또는 전류의 순시값)가 항상 0 보다 크도록 제어될 수 있다. 이와 같이 제2 모터(221)의 전류가 항상 0 보다 큰 모드는 CCM(continuous conduction mode)일 수 있다. 제2 모터(221)가 CCM으로 동작하는 경우 전류 파형의 예는 도 4를 통해 보다 구체적으로 설명하겠다. 한편, 이 때 제2 모터(221)의 전류는 순시값일 수 있다.
인버터(222)는 제2 모터(221)와 연결되어 제2 모터(221)의 회전 속도를 변경할 수 있다. 예를 들어 인버터(222)는 제2 제어부(223)의 제어를 기초로 제2 모터(221)와 관련된 주파수(예: 스위칭 주파수)를 변경함에 기초하여 제2 모터(221)의 회전 속도를 변경할 수 있다.
제2 제어부(223)는 배터리(211)와 연결되는 전선과 연결될 수 있다. 제2 제어부(223)는 전선과의 연결을 기초로 전선을 이용하여 정보를 제1 제어부(213)로 전송할 수 있다.
제2 제어부(223)는 인버터(222)의 구동을 제어할 수 있다. 제2 제어부(223)는 인버터(222)의 스위칭 주파수 제어를 통해 제1 제어부(213)로 정보를 전송할 수 있다. 구체적으로, 제2 제어부(223)는 제1 제어부(213)로 정보의 전송이 수행되는 구간에서 제2 모터(221)와 관련된 전류가 0보다 크도록 인버터(222)의 스위칭 주파수를 제어할 수 있다. 이러한 경우 제2 제어부(223)는 제2 모터(221)와 관련된 모든 구동 전압에 대해서 무부하 조건에서도 제2 모터(221)의 전류가 0 보다 크도록 유지되도록 스위칭 주파수를 소정 값(예: 40kHz) 이상으로 높게 설정할 수 있다. 전류가 0 보다 크도록 하는 주파수의 값은 기지정될 수 있다.
실시 예에서, 제2 제어부(223)는 정보 전송이 수행되지 않는 주기에 제2 모터(221)와 관련된 전류(또는 전류의 크기, 또는 전류의 순시값)가 적어도 일부의 구간에서 0이 되도록 인버터(222)의 스위칭 주파수를 제어할 수 있다. 즉, 전선을 이용한 통신이 이루어지는 경우에 대응하여 제2 모터(221)가 CCM으로 동작할 수 있다. 이러한 경우 실시 예에 따라 전선을 이용한 통신이 이루어지지 않는 경우에는 discontinuous conduction mode(DCM)으로 동작할 수 있다.
실시 예에서, 제2 제어부(223)는 제1 제어부(213)로 전송하기 위한 정보의 감지 또는 정보의 생성을 기초로 전선을 이용한 통신의 수행여부를 확인할 수 있다. 제2 제어부(223)는 통신이 수행될 것으로 확인되면 인버터(222)의 스위칭 주파수를 제어하여 제2 모터(221)와 관련된 전류가 0 보다 크도록 할 수 있다.
실시 예에서, 제2 모터(221)가 CCM으로 동작하는 경우 전선에 대한 전류의 크기가 동일한 PWM duty일 때 스위칭 주파수의 변경 만으로도 증가할 수 있다.
실시 예에서, 제2 제어부(223)는 전선에 흐르는 전류에 정현파 성분이 포함되도록 스위칭 주파수를 제어할 수 있다. 이러한 경우, 정현파 성분의 특성을 기반으로 제2 제어부(223)로부터 제1 제어부(213)로 정보가 전송될 수 있다. 정현파 성분의 특성은 예를 들어 정현파의 형태, 정현파의 크기(예: 순시값, 실효값), 정현파의 주파수가 나타내는 주파수 대역을 포함할 수 있다.
실시 예에서, 제2 제어부(223)는 전류 형상화 방식을 기반으로 제1 제어부(213)로 정보를 전송할 수 있다. 구체적으로, 제2 제어부(223)는 스위칭 주파수의 제어를 통해 전선에 흐르는 전류의 형상화(shaping)를 통해 제1 제어부(213)에 정보를 전송할 수 있다. 이러한 경우, 전류 형상화 방식을 기초로 전류의 크기 및 주파수 중 적어도 하나가 변조된 전류가 생성될 수 있으며, 생성된 전류가 제1 제어부(213)로 전송됨에 대응하여 정보가 제1 제어부(213)로 전송될 수 있다.
여기서, 전류 형상화 방식이란 송수신되는 전류의 크기 및/또는 주파수를 변조시켜서 수신 측에서 인지하게 되는 신호에 대한 소정의 주파수 및 그에 대응되는 미리 설정된 정보에 기초하여 통신을 수행하게 되는 방식으로 정의될 수 있다.
예를 들어, 제2 제어부(223)는 본체(210)로 전달하기 위한 미리 결정된 주파수에 기초하여 키트(220)의 동작 상태를 전류의 주파수를 변조시킬 수 있다. 예를 들면, 키트(220)의 동작 상태가 온(on) 상태임을 나타내기 위한 신호는 100kHz의 주파수로 변조된 전류일 수 있고, 키트(220)의 동작 상태가 오프(off) 상태임을 나타내기 위한 신호는 200kHz의 주파수로 변조된 전류일 수 있다. 다만 이는 예시일 뿐 이러한 예에 본 실시 예가 제한되지는 않는다.
실시 예에서, 제2 제어부(223)는 제2 모터(221)의 전압, 저항, 및 인덕턴스 중 적어도 하나의 값을 기초로 결정된 인버터(222)의 스위칭 신호의 PWM duty 값을 기초로 제2 모터(221)를 제어할 수 있다. 이러한 경우 제2 제어부(223)는 제2 모터(221)의 DC 단 전압이나 제2 모터(221)의 동작점이 변경되더라도 PWM duty 값에 기초하여 제2 모터(221)를 제어함으로써 전선의 전류의 크기를 제어할 수 있다.
보다 구체적으로 설명하면, 제2 제어부(223)는 전선을 이용한 통신을 위한 추가적인 전류(이하, 통신 전류), 예를 들어 사인파를 합성할 수 있다. 통신 전류의 형태는 통신을 위한 데이터량에 따라 주파수 및 크기 중 적어도 하나가 다양하게 변경될 수 있다. 다만, 통신 성능의 확보를 위해 일정한 성능 이상으로 통신 전류가 합성되도록, 제2 제어부(223)는 PWM duty의 변경을 기초로 제2 모터(221)를 제어할 수 있다. 이 때, 제2 제어부(223)는 제2 모터(221)의 전압, 저항, 및 인덕턴스 중 적어도 하나의 값을 기초로 변경되는 PWM duty의 값을 결정할 수 있다.
실시 예에서, PWM duty의 값의 결정은 제2 모터(221)와 관련된 등가 회로도에 기초하여 도출되는 수학식에 기초하여 결정될 수 있으며, 제2 모터(221)와 관련된 등가 회로도 및 수학식과 관련된 보다 구체적인 설명은 도 5를 참조할 수 있다.
한편, 전선을 이용한 통신을 위한 전류는 사인파를 예로서 나타내었으나 이에 제한되지 않고 삼각파, 사각파, 펄스와 같은 다양한 형태의 전류가 이용될 수 있다.
실시 예에서, 제2 제어부(223)로부터 제1 제어부(213)로의 통신은 시분할 통신에 기초할 수 있다. 시분할 통신은 본체(210)로부터 키트(220)로 정보가 전송되는 과정과 키트(220)로부터 본체(210)로 정보가 전송되는 과정이 미리 지정된 순서를 가지고 순차적으로 이루어지는 통신 방식을 포함할 수 있으며, 시분할 통신에 대해서는 통상의 기술자에게 용이한바 구체적인 내용은 생략하겠다.
실시 예에서, 제2 제어부(223)는 배터리(211)의 출력 전압과 제2 모터(221)에 대응하는 전압의 차가 소정의 값 이상이 유지되도록 제2 모터(221)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 제2 제어부(223)는 배터리(211)의 출력 전압과 제2 모터(221)에 대응하는 전압 차가 소정의 값 미만인 경우, 제2 모터(221)의 구동 전압을 제어할 수 있다. 다른 예를 들면, 제2 제어부(223)는 배터리(211)의 출력 전압과 제2 모터(221)에 대응하는 전압의 차이가 기지정된 값 이하임에 대응하여 제2 모터(221)에 대응하는 전압을 감소하도록 제어할 수 있다.
구체적으로 설명하면 실시 예에서, 제2 제어부(223)은 시분할 통신에 기초하여 제1 제어부(213)로 정보를 전송할 수 있다. 이러한 경우, 제2 제어부(223)로부터 제1 제어부(213)로 정보가 전송되지 않고 있을 때에는 제2 제어부(223)는 배터리(211)로부터 제공되는 전압의 최대치를 제2 모터(221)의 구동에 이용할 수 있다. 다만, 전선을 이용한 통신을 위해 일정한 전압, 예를 들어 2V이 요구되기 때문에 제2 제어부(223)로부터 제1 제어부(213)로 정보 전송이 시작되면 제2 모터(221)의 구동에 이용되던 일부 전압이 전선을 이용한 통신에 이용될 수 있다.
예를 들어, 전선을 이용한 통신에 요구되는 최대 전압이 2V이고 배터리(211)의 전압이 24V일 수 있다. 이러한 경우, 제2 제어부(223)로부터 제1 제어부(221)로 전선을 이용한 통신이 수행 중이지 않으면 제2 모터(221)의 구동을 위해 배터리(211)의 전압 24V가 이용될 수 있다. 만약 제2 제어부(223)로부터 제1 제어부(221)로 전선을 이용한 통신이 수행 중이면 전선을 이용한 통신에 2V의 전압이 이용되고 제2 모터(221)의 구동을 위해 배터리(211)의 22V의 전압이 이용될 수 있다.
이러한 경우 배터리(211)의 전압이 충분한 경우에는 전선을 이용한 통신이 수행되더라도 제2 모터(221)의 구동에 문제없을 정도의 충분한 전압이 공급되어 전선을 이용한 통신 성능이 보장될 수 있다. 다만, 배터리(211)의 전압이 부족한 경우(예: 배터리(211)의 잔여 용량이 기지정된 값 이하인 경우)가 문제될 수 있는데, 이러한 경우 제2 제어부(223)는 제2 모터(221)를 제어하여 전선 전류가 일정하게 유지되도록 할 수 있다.
예를 들어 위해 제2 제어부(223)는 배터리(211)의 출력 전압과 제2 모터(221)에 대응하는 전압을 비교하여 배터리(211)의 출력 전압과 제2 모터(221)에 대응하는 전압의 차가 소정 값 이상이 유지되도록 제2 모터(221)를 제어할 수 있다. 여기서, 제2 모터(221)에 대응하는 전압은 제2 모터(221)의 구동 전압일 수 있다. 다른 예를 들면, 제2 제어부(223)는 배터리(211)의 출력 전압과 제2 모터(221)에 대응하는 전압의 차이가 기지정된 값 이하임에 대응하여 제2 모터(221)에 대응하는 전압을 감소하도록 제어할 수 있다. 이러한 경우 전선 전류를 위한 전압이 확보되어 전선을 이용한 통신의 성능이 보장될 수 있다. 이와 관련된 구체적인 예는 도 5를 참조할 수 있다.
이와 같이 본 명세서의 실시 예에 따른 전자 장치(200)는 배터리(211)의 전압이 부족하게 되는 경우 제2 모터(221)의 구동 전압을 제어함으로써 전선을 이용한 통신 성능을 확보할 수 있다.
상술한 전선을 이용한 통신에 기초하여 제2 제어부(223)로부터 제1 제어부(221)로 전송되는 정보는 예를 들면, 키트(220)의 식별 정보, 제2 모터(221)의 동작 정보, 키트(220)의 사용 시간 정보, 키트(220)에 인접한 물체에 대한 센싱 정보 및 제2 모터(221)의 RPM 동작 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
다른 예를 들면 제2 제어부(223)로부터 제1 제어부(221)로 전송되는 정보는 키트(220)의 식별 정보 및 키트(220)에 수신된 제어 정보에 대응하는 키트(220)의 실제 동작 정보를 포함할 수 있다. 키트(220)의 식별 정보는 예를 들면 키트(220)의 종류를 나타내는 정보를 포함할 수 있다. 키트(220)의 실제 동작 정보는, 예를 들면 키트(220)가 설정 값(또는 입력 값)에 부합하게 구동 중인지 여부에 대한 정보를 포함할 수 있다.
실시 예에서, 키트(220)는 본체(210)와 탈착가능하며 본체(210)와의 탈착여부를 감지하는 센서를 더 포함할 수 있다. 이러한 경우, 제2 제어부(223)는 센서를 통해 본체(210)와의 체결을 감지할 수 있다. 제2 제어부(223)는 본체(210)와의 체결을 감지함에 기초하여 전류 형상화 방식에 기초하여 상기 제1 제어부로 데이터를 전송할 수 있다.
도 3은 본 명세서의 일 실시 예에 따른 전자 장치의 동작 방법의 각 단계의 흐름도이다. 도 3에 도시된 방법의 각 단계는 경우에 따라 도면에 도시된 바와 그 순서를 달리하여 수행될 수 있음은 물론이다. 이하의 도면에 대한 설명에서는 앞서 서술한 내용과 중복되는 내용이 생략될 수 있다.
도 3을 참조하면, 단계 310에서 전자 장치는 키트에 포함되는 인버터의 스위칭 주파수를 제어할 수 있다. 스위칭 주파수의 제어에 의해 정보의 전송이 수행되는 구간에서 키트의 제2 모터와 관련된 전류는 0보다 클 수 있다. 예를 들어 전자 장치는 인버터의 스위칭 주파수를 40kHz 이상인 상태에서 정보의 전송이 이루어지도록 할 수 있다.
단계 320에서, 전자 장치는 인버터의 스위칭 주파수의 제어를 기초로 키트로부터 본체로 정보를 전송할 수 있다. 키트로부터 본체로 전송되는 정보는 키트의 제2 제어부에 의해 생성될 수 있으며, 상기 정보는 예를 들어 키트의 식별 정보, 제2 모터의 동작 정보, 키트의 사용 시간 정보, 키트에 인접한 물체에 대한 센싱 정보 및 제2 모터의 RPM 동작 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
키트로부터 본체로의 정보 전송은 전선을 이용하여 수행될 수 있으며, 정보 전송을 위해 전선에 흐르는 전류에는 정현파 성분이 포함될 수 있다. 정보 전송은 정현파 성분의 특성을 기반으로 이루어질 수 있다.
전자 장치는 제2 모터의 전압, 저항 및 인덕턴스 중 적어도 하나의 값을 기초로 결정된 인버터 스위칭 신호의 PWM duty 값을 기초로 제2 모터를 제어할 수 있다. 이러한 경우 DC 단 전압이나 제2 모터의 동작점이 달라지더라도 전선을 이용한 통신을 위한 전선 전류의 크기는 일정하게 유지될 수 있다. 이와 관련된 구체적인 예는 도 6을 참조할 수 있다.
전자 장치는 전자 장치의 배터리의 출력 전압과 키트의 제2 모터에 대응하는 전압의 차가 소정의 값 이상이 유지되도록 제2 모터를 제어할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치는 배터리의 출력 전압의 감소로 인해 배터리의 출력 전압과 제2 모터에 대응하는 전압의 차가 기지정된 값 미만인 경우 제2 모터의 구동 전압을 감소시킬 수 있다. 감소되는 구동 전압은 예를 들면 배터리의 출력 전압이 특정 값(예: 배터리 완충 상태의 출력 전압 값)인 경우 전선 전류의 합성을 위해 요구되는 전압에 대응할 수 있다. 이와 관련된 구체적인 예는 도 7을 참조할 수 있다.
도 4는 본 명세서의 다른 일 실시 예에 따른 전자 장치의 동작 방법의 각 단계의 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 단계 410에서 전자 장치는 전선을 이용한 정보의 전송(또는 전력선 통신)이 수행되는지 여부를 확인할 수 있다. 예를 들어, 키트에 포함되는 제2 제어부는 키트로부터 본체로 전선을 이용한 통신이 시작되는지 여부를 확인할 수 있다. 전선을 이용한 통신의 시작은 제2 제어부가 전자 장치의 사용 환경과 관련하여 특정 정보(예: 속도 변화를 감지, 센서를 통한 정보 인식)를 확인하는 경우 이루어질 수 있다. 여기서, 사용 환경과 관련된 특정 정보는 제2 제어부가 자체적으로 확인하는 정보 및 전자 장치(또는 키트)에 포함된 센서를 통해 확인되는 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
다른 예를 들면, 제2 제어부는 본체의 제1 제어부로부터 정보 요청 신호가 수신됨에 대응하여 키트로부터 본체로 전선을 이용한 통신을 시작할 수 있다. 이러한 경우 제2 제어부는 제1 제어부로부터 정보 요청 신호가 수신되면 전선을 이용한 정보의 전송이 수행되는 것으로 확인할 수 있다.
단계 420에서, 전자 장치는 전선을 이용한 정보의 전송이 수행되는 경우 키트에 포함되는 제2 모터와 관련된 전류가 0보다 크도록 인버터의 스위칭 주파수를 제어할 수 있다. 예를 들어 전자 장치는 전선을 이용한 정보의 전송이 수행되는 경우 키트에 포함되는 인버터의 스위칭 주파수를 특정 값(예: 40kHz) 이상인 상태로 제어하여 정보의 전송이 이루어지도록 할 수 있다. 이와 같이 제2 모터와 관련된 전류가 0보다 큰 경우 제2 모터의 모드는 CCM일 수 있다.
실시 예에서, 전자 장치는 전선을 이용한 통신이 이루어지는 경우에 대응하여 제2 모터가 CCM으로 동작하도록 제어하고, 전선을 이용한 통신이 이루어지지 않는 경우에는 제2 모터가 DCM으로 동작하도록 제어할 수 있다.
단계 430에서, 전자 장치는 스위칭 주파수의 제어를 기초로 키트로부터 본체로 정보를 전송할 수 있다. 단계 430은 단계 330에 대응할 수 있다.
도 5는 본 명세서의 일 실시 예에 따른 전자 장치의 모터 전압을 설명하기 위한 도면이다.
도 5의 참조번호 511은 키트에 포함된 제2 모터가 CCM으로 동작하는 경우의 시간에 따른 전류크기를 나타낸다. 참조번호 512는 키트에 포함된 제2 모터가 DCM으로 동작하는 경우의 시간에 따른 전류크기를 나타낸다.
도 5에 따르면, 제2 모터가 CCM으로 동작하는 경우 전류의 크기는 0 보다 클 수 있다. 그러나 제2 모터가 DCM으로 동작하는 경우 전류의 크기는 적어도 일부의 구간에서 0이 될 수 있다.
전자 장치는 무부하 조건에서도 제2 모터의 전류의 크기가 0 보다 크도록 인버터의 스위칭 주파수를 기지정된 값(예: 40kHz) 이상으로 조절할 수 있다. 여기서, 스위칭 주파수의 기지정된 값은 예시일 뿐 이에 제한되지 않고 제2 모터의 전류의 크기가 0 보다 크도록 하는 다양한 값으로 변경될 수 있다.
이와 같이 제2 모터의 전류의 크기가 0 보다 크게 유지되는 경우, PWM duty 변경에 대응하여 DCM으로 동작하는 경우 보다 더 많은 전선 전류가 합성될 수 있다. 이에 따라 전선을 이용한 통신이 효율적으로 이루어질 수 있다.
도 6은 본 명세서의 일 실시 예에 따른 전자 장치의 전선 전류의 크기 분석을 위한 등가 회로도의 예를 나타낸다. 구체적으로 도 6은 배터리와 키트에 포함되는 제2 모터의 등가 회로도를 나타낸다.
도 6을 참조하면, VBAT는 배터리의 전압, IBAT는 전선을 이용한 통신의 전류, VMOT는 제2 모터의 전압을 나타낼 수 있다. 도 6에서 '-' 기호는 DC 변수를 나타내며 '~'기호는 AC 변수를 나타낼 수 있다. 또한 BAT는 배터리 관련 변수를 나타내고 MOT는 제2 모터와 관련된 변수를 나타낼 수 있다. R은 제2 모터의 저항을 나타내고, L은 모터의 인덕턴스를 나타낼 수 있다.
전자 장치의 배터리의 전압이 키트에 포함되는 인버터의 PWM duty 변화와 관계없이 일정하고 전선을 이용한 통신을 위해 주입되는 PWM duty가 키트의 제2 모터의 구동을 위한 PWM duty 보다 작다고 가정하면, 도 5의 등가 회로도를 기초로 하기의 수학식 1이 도출될 수 있다.
Figure PCTKR2021002929-appb-M000001
수학식 1에서
Figure PCTKR2021002929-appb-I000001
는 전선을 이용한 통신을 위한 전류,
Figure PCTKR2021002929-appb-I000002
는 제2 모터의 AC 전력,
Figure PCTKR2021002929-appb-I000003
는 배터리의 DC 전압,
Figure PCTKR2021002929-appb-I000004
는 인버터의 DC duty(도통율),
Figure PCTKR2021002929-appb-I000005
는 제2 모터의 AC 전류,
Figure PCTKR2021002929-appb-I000006
는 인버터의 AC duty(도통율),
Figure PCTKR2021002929-appb-I000007
는 제2 모터의 DC 전류이다.
전선 전류를 사인파로 가정하면, 라플라스 도메인에 대해 하기의 수학식 2가 도출될 수 있다.
Figure PCTKR2021002929-appb-M000002
수학식 2에서,
Figure PCTKR2021002929-appb-I000008
는 사인파 duty의 진폭으로, 보다 구체적으로 전선을 이용한 통신을 위한 순시 PWM duty를 나타내고,
Figure PCTKR2021002929-appb-I000009
는 제2 모터의 DC 전압, 구체적으로 제2 모터의 구동을 위한 평균 전압을 나타낼 수 있다. 또한, R+Ls는 제2 모터의 저항 및 인덕턴스와 관련하여 정해지는 모터 상수를 나타낼 수 있다. (수학식 2의 변수와 관련하여 이미 서술한 내용과 중복되는 내용은 생략함)
수학식 2에 의하면 전선을 이용한 통신을 위한 전류의 크기는 제2 모터의 구동을 위한 평균 전압, 저항, 인덕턴스에 의해 영향을 받을 수 있다. 이에 따라 전자 장치는 전선을 이용한 통신을 위한 전류의 크기가 기지정된 값(또는 기지정된 값 이상)이 되도록 제2 모터의 전압(예: 제2 모터의 구동을 위한 평균 전압), 저항 및 인덕턴스를 고려하여 전선을 이용한 통신을 위한 PWM duty를 결정할 수 있다. 전자 장치는 결정된 PWM duty를 기초로 제2 모터를 제어할 수 있다. 이에 따라 전자 장치의 DC 전압이나 제2 모터의 동작점이 달라지더라도 전선을 이용한 통신을 위한 일정한 크기의 전선 전류가 제공될 수 있다.
도 7은 본 명세서의 일 실시 예에 따른 전자 장치의 배터리 상태에 따른 모터 전압 제어를 설명하기 위한 도면이다.
도 7의 참조번호 710은 배터리의 전압이 충분한 경우 시분할 기반의 전선을 이용한 통신을 수행함에 의해 나타나는 전류 파형의 예이다.
참조번호 720은 배터리의 전압이 기지정된 값 이하가 되어 부족 상태가 되는 경우 제2 모터의 구동 전압이 제어됨에 기초하여 나타나는 파형의 예이다. 도 7을 참조하면, 배터리의 전압이 부족한 경우 전자 장치(또는 전자 장치의 제2 제어부)는 제2 모터의 구동 전압을 낮출 수 있다. 구체적으로 전선을 이용한 통신이 수행되기 전 제1 지점(721)에 대응하는 평균 값으로 전류가 유지되고 있을 수 있다. 이러한 경우 제1 지점(721)에 대응하는 시점에서 시분할 통신에 기초하여 전선을 이용한 통신이 시작될 수 있다. 전자 장치는 전선을 이용한 통신이 시작되면 배터리의 전압을 확인하여 확인된 전압이 부족한 경우(예: 배터리의 전압이 기지정된 값 이하, 배터리의 전압과 제2 모터에 대응하는 전압의 차이가 기지정된 값 이하)인 경우 제2 지점(722)에 나타나는 바와 같이 제2 모터의 구동 전압을 감소시킬 수 있다.
이러한 경우 구동 전압의 감소에 의해 남는 전압이 전선을 이용한 통신을 위한 전류 합성에 이용될 수 있어, 참조번호 720의 경우에도 참조번호 710과 같은 크기의 전류(또는 사인파)가 합성될 수 있다.
도 8은 본 명세서의 일 실시 예에 따른 전자 장치에서 이용 가능한 전선을 이용한 통신 방식의 예를 설명하기 위한 도면이다. 구체적으로, 도 8은 본체와 키트 사이에 전선을 이용한 통신이 이용되는 경우 본체로부터 키트로 향하는 정보 전송 방식과 키트로부터 본체로 향하는 정보 전송 방식의 예를 나타낸다.
도 8의 참조번호 811은 본체로부터 키트로 향하는 정보 전송 방식에 의해 나타나는 파형의 예를 나타낸다. 본체로부터 키트로 향하는 정보 전송 방식은 제1 전력선 통신으로 지칭될 수 있다. 제1 전력선 통신은 전압 PWM 제어를 기초로 이루어질 수 있으며, 이러한 경우 참조번호 811과 같은 파형이 나타날 수 있다. 다만, 이는 예시일 뿐 이에 제한되지 않으며 후술하는 참조번호 811의 통신 방식이 이용될 수도 있다.
참조번호 811에 대응하는 신호는 제2 모터(221) 및/또는 키트(220)의 동작을 제어하기 위한 정보를 포함할 수 있다.
참조번호 812는 키트로부터 본체로 향하는 정보 전송 방식에 의해 나타나는 파형의 예를 나타낸다. 전자 장치의 본체와 키트 사이에 양방향으로 통신이 수행되는 경우 키트로부터 본체로 향하는 정보 전송 방식은 제2 전력선 통신으로 지칭될 수 있다. 제2 전력선 통신은 전류 형상화(전류 Shaping) 방식에 기초하여 이루어질 수 있다.
전자 장치에 포함된 전선을 이용하여 키트로부터 본체로 정보를 전송하는 경우 모터의 전압이 0 보다 큰 값이 유지되도록 인버터를 제어함으로써 전자 장치의 사용 환경과 무관하게 전선을 이용한 통신의 성능이 저하되지 않도록 일정한 성능을 보장할 수 있다.
도 9는 본 명세서의 일 실시 예에 따른 전자 장치의 저역 통과 필터 회로와 관련된 파형의 개념도이다. 구체적으로, 도 9는 전자 장치의 저역 통과 필터 회로에 의해 처리되기 전과 후의 파형을 개념적으로 나타낸다.
도 9의 참조번호 911은 저역 통과 필터 회로에 의해 처리되기 전의 파형을 나타내고, 참조번호 912는 저역 통과 필터 회로에 의해 처리된 후의 파형을 나타낸다.
실시 예에서, 저역 통과 필터 회로에 의해 처리되기 전의 파형은 키트(또는 제2 제어부)로부터 본체로 전송되는 정보를 포함하는 신호에 대한 것일 수 있다. 전자 장치의 본체에 포함된 제1 제어부는 저역 통과 필터 회로에 의해 처리된 신호, 즉 저역 통과 필터 회로의 출력 값을 수신할 수 있다. 제1 제어부는 수신된 값을 기초로 키트에 대한 정보(예: 키트의 이동 속도, 키트의 실제 흡입력, 키트 주변의 물체 존재 여부)를 확인하고 키트의 동작을 제어할 수 있다.
또한, 본 명세서의 실시 예에 따른 전자 장치 및 그 동작 방법은 모터의 PWM duty를 제어하여 DC 단의 전압이나 모터의 동작점이 변경되더라도 전류의 크기가 일정하게 유지되도록 함으로써 전선을 이용한 통신의 신뢰도 및 성능을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 명세서의 실시 예에 따른 전자 장치 및 그 동작 방법은 모터의 구동 전압과 배터리의 전압 차이가 작은 경우, 예를 들어 배터리의 전압이 부족한 경우 모터의 구동 전압을 일시적으로 낮추어 전선을 이용한 통신을 위한 전압을 확보함으로써 전자 장치의 사용 환경과 무관하게 전선을 이용한 통신의 성능을 보장할 수 있다.
이상의 설명은 본 명세서의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 명세서가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 명세서의 본질적인 품질에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시 예들은 본 명세서의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 명세서의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 명세서의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 균등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 명세서의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (15)

  1. 본체 및 상기 본체와 연결되는 키트를 포함하는 전자 장치에 있어서,
    상기 본체는 배터리, 제1 모터, 상기 배터리와 연결되는 전선 및 상기 전선과 연결되는 제1 제어부를 포함하고,
    상기 키트는 상기 전선을 통해 전원을 공급받는 제2 모터, 상기 제2 모터와 연결된 인버터, 상기 전선과 연결되며 상기 인버터의 구동을 제어하는 제2 제어부를 포함하고,
    상기 제2 제어부는,
    상기 인버터의 스위칭 주파수 제어를 통해 상기 제1 제어부에 정보를 전송하고, 상기 정보의 전송이 수행되는 구간에서 상기 제2 모터와 관련된 전류가 0보다 크도록 상기 인버터의 스위칭 주파수를 제어하는, 전자 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 본체는 일측이 상기 전선과 연결되고, 타측이 상기 제1 제어부와 연결되는 저역 통과 필터 회로를 포함하고,
    상기 제1 제어부는 상기 저역 통과 필터 회로의 출력 값을 기반으로 상기 키트의 동작을 제어하는, 전자 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2 제어부는 상기 전선에 흐르는 전류에 정현파 성분이 포함되도록 상기 스위칭 주파수를 제어하고,
    상기 정현파 성분의 특성을 기반으로 상기 정보가 전송되는, 전자 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제2 제어부는 상기 정보 전송이 수행되지 않는 주기에 상기 제2 모터와 관련된 전류가 적어도 일부의 구간에서 0이 되도록 상기 인버터의 스위칭 주파수를 제어하는, 전자 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제2 제어부는 상기 제2 모터의 전압, 저항, 및 인덕턴스 중 적어도 하나의 값을 기초로 결정된 상기 인버터 스위칭 신호의 PWM duty 값을 기초로 상기 제2 모터를 제어하는, 전자 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제2 제어부는 상기 배터리의 출력 전압과 상기 제2 모터에 대응하는 전압의 차가 기지정된 값 이상이 유지되도록 상기 제2 모터를 제어하는, 전자 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제2 제어부는 상기 배터리의 출력 전압과 상기 제2 모터에 대응하는 전압 차가 기지정된 값 미만인 경우, 상기 제2 모터의 구동 전압을 제어하는 전자 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제2 제어부는 상기 배터리의 출력 전압과 상기 제2 모터에 대응하는 전압의 차이가 기지정된 값 이하임에 대응하여 상기 제2 모터에 대응하는 전압을 감소하도록 제어하는, 전자 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제2 제어부는 상기 배터리의 출력 전압과 상기 제2 모터에 대응하는 전압의 차이가 기지정된 값 이하임에 대응하여 상기 제2 모터에 대응하는 전압을 감소하도록 제어하는, 전자 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제2 제어부는 상기 스위칭 주파수의 제어를 통해 상기 전선에 흐르는 전류의 형상화를 통해 상기 제1 제어부에 정보를 전송하는, 전자 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제1 제어부로 전송되는 정보는,
    상기 키트의 식별 정보, 상기 제2 모터의 동작 정보, 상기 키트의 사용 시간 정보, 상기 키트에 인접한 물체에 대한 센싱 정보 및 상기 제2 모터의 RPM 동작 정보 중 적어도 하나를 포함하는, 전자 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 제1 제어부로 전송되는 정보는,
    상기 키트의 식별 정보, 상기 제2 모터의 동작 정보, 상기 키트의 사용 시간 정보, 상기 키트에 인접한 물체에 대한 센싱 정보 및 상기 제2 모터의 RPM 동작 정보 중 적어도 하나를 포함하는, 전자 장치.
  13. 본체 및 상기 본체와 연결되는 키트를 포함하는 전자 장치의 동작 방법에 있어서,
    상기 키트에 포함되는 인버터의 스위칭 주파수를 제어하는 단계와,
    상기 스위칭 주파수의 제어를 기초로 상기 키트로부터 상기 본체로 정보를 전송하는 단계를 포함하고,
    상기 본체는 배터리, 제1 모터, 상기 배터리와 연결되는 전선 및 상기 전선과 연결되는 제1 제어부를 포함하고,
    상기 키트는 상기 전선을 통해 전원을 공급받는 제2 모터, 상기 제2 모터와 연결된 상기 인버터, 상기 전선과 연결되며 상기 인버터의 구동을 제어하는 제2 제어부를 포함하며,
    상기 스위칭 주파수의 제어에 의해 상기 정보의 전송이 수행되는 구간에서 상기 제2 모터와 관련된 전류는 0보다 큰, 동작 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 전선에 흐르는 전류에는 정현파 성분이 포함되고, 상기 정현파 성분의 특성을 기반으로 상기 정보가 전송되며,
    상기 배터리의 출력 전압과 상기 제2 모터에 대응하는 전압의 차가 소정의 값 이상이 유지되도록 상기 제2 모터를 제어하는 단계를 더 포함하는, 동작 방법.
  15. 상기 배터리의 출력 전압과 상기 제2 모터에 대응하는 전압의 차가 소정의 값 이상이 유지되도록 상기 제2 모터를 제어하는 단계를 더 포함하는, 동작 방법.
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