EP4623788A1 - Reinigungsvorrichtung und verfahren zum betreiben einer reinigungsvorrichtung - Google Patents

Reinigungsvorrichtung und verfahren zum betreiben einer reinigungsvorrichtung

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Publication number
EP4623788A1
EP4623788A1 EP25160155.5A EP25160155A EP4623788A1 EP 4623788 A1 EP4623788 A1 EP 4623788A1 EP 25160155 A EP25160155 A EP 25160155A EP 4623788 A1 EP4623788 A1 EP 4623788A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
power level
cleaning device
threshold
low
individual
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP25160155.5A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Oliver Liebig
Wilfried Bruns
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Miele und Cie KG
Original Assignee
Miele und Cie KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Miele und Cie KG filed Critical Miele und Cie KG
Publication of EP4623788A1 publication Critical patent/EP4623788A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L—DOMESTIC WASHING OR CLEANING; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L9/00—Details or accessories of suction cleaners, e.g. mechanical means for controlling the suction or for effecting pulsating action; Storing devices specially adapted to suction cleaners or parts thereof; Carrying-vehicles specially adapted for suction cleaners
    • A47L9/28—Installation of the electric equipment, e.g. adaptation or attachment to the suction cleaner; Controlling suction cleaners by electric means
    • A47L9/2805—Parameters or conditions being sensed
    • A47L9/2831—Motor parameters, e.g. motor load or speed
    • A—HUMAN NECESSITIES
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    • A47L9/28—Installation of the electric equipment, e.g. adaptation or attachment to the suction cleaner; Controlling suction cleaners by electric means
    • A47L9/2836—Installation of the electric equipment, e.g. adaptation or attachment to the suction cleaner; Controlling suction cleaners by electric means characterised by the parts which are controlled
    • A47L9/2842—Suction motors or blowers
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L—DOMESTIC WASHING OR CLEANING; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L9/00—Details or accessories of suction cleaners, e.g. mechanical means for controlling the suction or for effecting pulsating action; Storing devices specially adapted to suction cleaners or parts thereof; Carrying-vehicles specially adapted for suction cleaners
    • A47L9/28—Installation of the electric equipment, e.g. adaptation or attachment to the suction cleaner; Controlling suction cleaners by electric means
    • A47L9/2868—Arrangements for power supply of vacuum cleaners or the accessories thereof
    • A47L9/2884—Details of arrangements of batteries or their installation

Definitions

  • the invention relates to a cleaning device and a method for operating a cleaning device.
  • the invention relates to a cleaning device with a drive unit for driving a fan and/or a cleaning actuator and a battery that supplies the drive unit with energy during operation, wherein the drive unit can be operated at multiple power levels stored in a control and/or regulating device of the cleaning device.
  • the invention relates in particular to a method for operating such a cleaning device.
  • the discharge time from a fully charged battery to the undervoltage threshold determines the running time of the cleaning device and depends, among other things, on the selected power level. As a result, the available energy in the battery is not fully utilized. To allow the user of the cleaning device to run longer, more expensive battery cells with higher capacities may be used.
  • the US 2015/145444 A1 discloses a cleaning device with a drive unit designed to drive a fan and a cleaning actuator, an accumulator designed to supply the drive unit with energy, and a control and regulating device in which several power levels for the operation of the drive unit are stored.
  • the invention therefore addresses the problem of providing a cleaning device with a drive unit and a battery, and a method for operating a cleaning device, that more optimally utilizes the available battery cell capacity.
  • the use of more expensive battery cells with higher capacities is to be avoided.
  • the invention is based on the fundamental idea that, due to the physical behavior of the accumulator, a current flow increases while the voltage level decreases at constant power consumption. Due to the accumulator's internal resistance, the voltage level at the accumulator terminals drops at higher power consumption levels to such an extent that a final discharge voltage is reached, and the accumulator is defined as "empty.” This means that at higher power consumption levels, only a lower capacity of the accumulator can effectively be used. At lower loads, the final discharge voltage is reached later in comparison, which in turn enables more optimal use of the accumulator capacity. Therefore, each power level is assigned an individual, predetermined cutoff threshold, so that the cutoff thresholds for the various power levels are individually different.
  • the cleaning device is operated at a current power level and the pack voltage or cell voltage of the accumulator is equal to the individual, predetermined switch-off threshold assigned to the current power level, the current power level is switched off.
  • the individual, predetermined switch-off threshold is a Threshold at which the power level to which it is assigned is switched off. The higher the power level, the higher the assigned individual, predetermined switch-off threshold.
  • control and/or regulating device is configured and designed to execute a change from a current power level to a lower power level during operation by switching off the cleaning device upon reaching the individual, predetermined switch-off threshold associated with the current power level and subsequently restarting the cleaning device, so that after restarting the cleaning device, a user of the cleaning device can only select a lower power level than the current power level prior to the restart. This allows the cleaning device to continue to be used at the lower power level if the user so desires.
  • each power level is further assigned an individual, predetermined switch-on threshold, which is stored in the control and/or regulating device.
  • control and/or regulating device is preferably configured and designed to automatically switch from a current power level to a lower power level during operation upon reaching the individual, predetermined shutdown threshold associated with the current power level. This allows the cleaning device to continue to be used at the lower power level.
  • the accumulator can comprise a stack of multiple accumulator cells. It is preferably designed as a battery pack.
  • the individual, predetermined cutoff threshold assigned to the current power level is preferably reached when a pack and/or cell voltage of the accumulator is equal to this predetermined cutoff threshold.
  • the step of switching off the current power level and providing a lower power level comprises: switching off the cleaning device when the individual, predetermined switch-off threshold of the current power level is reached and then restarting the cleaning device, so that after restarting the cleaning device, a user of the cleaning device can only select a power level lower than the power level current before the restart.
  • the step of switching off the current power level and providing a lower power level preferably comprises an automatic change from a current power level to a lower power level.
  • the cleaning device is preferably a dry and/or wet vacuum cleaner.
  • the cleaning device is to be understood as a mains-independent cleaning system that is powered by the battery.
  • the battery is preferably a lithium-ion battery.
  • the cleaning device is preferably designed as a vacuum cleaner.
  • the vacuum cleaner can be any type of vacuum cleaner. It is preferably designed as a stick or bar vacuum cleaner.
  • the respective individual, predetermined shutdown threshold is preferably an undervoltage threshold of the respective power level.
  • Fig. 1 shows a sketched representation of a cleaning device according to the invention.
  • the cleaning device has a battery 1 and a drive unit 2, which is supplied with energy by the battery 1.
  • the battery is, for example, a lithium-ion battery.
  • the cleaning device has a fan 3, which is driven by the Drive unit 2 is driven.
  • the cleaning device further comprises accessories 4 and a handle 5, which has a switch or a button for switching the cleaning device on and off.
  • the accessory 4 can be, for example, a suction tube and/or a floor nozzle/wiping attachment (with or without electric drive) if the cleaning device is a vacuum cleaner.
  • the cleaning device further comprises a control and/or regulating device (not shown) in which various power levels are stored, which can be selected by a user in order to carry out a cleaning process with different loads or power levels.
  • the user moves the cleaning device over the surface to be cleaned by guiding the accessory 4 along the surface using the handle 5.
  • the accumulator 1 supplies energy to the drive unit 2, which drives the fan 3.
  • the cleaning performance achieved by the user depends on the current power level of the various power levels selected by the user during the cleaning process.
  • Fig. 2 shows a time profile of a voltage during a discharge process of a battery of a cleaning device according to the prior art.
  • the voltage U is shown as a function of time t.
  • the cleaning device according to the prior art corresponds to the Fig. 1 cleaning device shown with the difference that its control and/or regulating device is designed and constructed differently.
  • the accumulator when fully charged, has its maximum voltage U max , which, when discharged, first drops to a nominal voltage U nominal .
  • the accumulator can maintain its nominal voltage U nominal relatively constant over a longer discharge period. If the accumulator is almost discharged, the voltage drops suddenly, whereby a minimum voltage U limit must not be undercut in order to avoid permanent damage to the accumulator.
  • a fixed predetermined switch-off threshold U min is stored for all power levels P (high) , P (low) .
  • the drive unit is switched off regardless of the current power level at which it is operated.
  • the discharge time from a fully charged accumulator to the predetermined switch-off threshold U min determines the running time of the cleaning device.
  • the fixed predetermined switch-off threshold U min is based on the high power level P (high) , while for a low power level P (low) there is still a usable residual capacity which is not used according to the state of the art.
  • the high power level P (high) is assigned an individual, predetermined switch-off threshold U mina
  • the low power level P (low) is assigned an individual, predetermined switch-off threshold U minb , which is lower than the predetermined switch-off threshold U mina and has a voltage difference ⁇ U min thereto.
  • Fig. 4 shows a sketched representation of the Fig. 1 shown accumulator.
  • the accumulator 1 has an internal resistance R i . Due to the physical behavior of the accumulator 1, a current flow I increases at constant power consumption, while a level of the voltage U decreases. Due to the internal resistance Ri, the voltage level at the battery terminals (not shown) of the accumulator 1 decreases at power consumption in such a way that at the various Fig. 3 The individual, predetermined switch-off thresholds assigned to them are reached at different times at the power levels shown.
  • Fig. 5 shows a pack or cell voltage of the accumulator depending on the power levels of the Fig. 1 cleaning device shown.
  • the cleaning device has three power levels, namely, in comparison to one another, a high power level P (high) with a switch-on threshold 40 with a pack voltage or UDC of 21.5 V and a cell voltage of 3.15 V and with an individual, predetermined switch-off threshold 41 UDC of 20 V and a cell voltage of 2.85 V, a medium power level P (medium) with a switch-on threshold 42 with a pack voltage or UDC of 20.75 V and a cell voltage of 2.96 V and with an individual, predetermined switch-off threshold 43 UDC of 19.25 V and a cell voltage of 2.75 V and a low power level P (low) with a switch-on threshold 44 with a pack voltage or UDC of 20.0 V and a cell voltage of 2.85 V and with an individual, predetermined switch-off threshold 45 UDC of 18.5 V and a cell voltage of 2.64 V.
  • each power level P (high) , P (medium) , and P (low) is assigned an individual, predetermined switch-on threshold 40, 42, 44.
  • the voltage specifications (UDC) given here are exemplary for a Li-Ion battery with 7 cells connected in series.
  • Fig. 6 shows a flow diagram of a method according to the invention.
  • the method is for operating the Fig. 1 shown cleaning device, which has a display that is in Fig. 6 is symbolically represented.
  • the control and regulation device has three power levels, a high power level, a medium power level and a low power level, which correspond to the Fig. 5 correspond to the performance levels shown.
  • the method comprises operating the cleaning device in one of the power levels, which then represents a current power level, wherein, when the individual, predetermined switch-off threshold of the current power level is reached, the current power level is switched off and a lower power level is provided.
  • a step 16 is executed, which involves a user pressing an I/O or input/output button.
  • a step 11 at any power level, it can be detected that the battery is empty if the control and/or regulating device detects that an SoC (state of charge) of the battery is almost 0%.
  • the control and/or regulating device detects that an SoC (state of charge) of the battery is almost 0%.
  • the display indicates that the battery is empty.
  • the cleaning device can be switched off at any power level by pressing a symbolically represented I/O or input/output button, which leads to a step 17, in which the display is switched off or remains switched off.
  • the following steps are carried out: Switching off the cleaning device when the individual, predetermined switch-off threshold of the current power level is reached and then restarting the cleaning device, so that after restarting the cleaning device, a user of the cleaning device can only select a lower power level than the current power level before the restart.
  • step 16 If, after step 16, an SoC (state of charge) of the battery is greater than 0% and a pack voltage or UDC of the battery is greater than 20.75 V and a cleaning mode is detected in step 29, a step 26 is carried out in which a medium power level is shown on the display, whereby, if UDC is greater than 21.5 V, a symbolically represented button for confirming the power selection to the high power level can be activated, which in a step 25 for activation leads to step 27, in which the high power level is shown by means of the display and is carried out, and otherwise, i.e. if not activated, the medium power level is continued and displayed.
  • step 16 is carried out when the SoC of the battery is greater than 0% and UDC is less than 20.75 V, and a cleaning mode is detected in a step 29, a step 28 is carried out in which the low power level is shown by the display, whereby if UDC is greater than 20.75 V, a step 25 for confirmation of the power selection to the medium power level leads to step 26, in which the medium power level is shown by means of the display and is carried out, and otherwise, i.e. if not activated, the low power level is continued and displayed.
  • An alternative method variant is as follows: If the UDC is less than 20.0 V during operation at the high power level, starting from step 27, the medium power level is automatically set in step 30, as indicated by a dashed arrow, and the medium power level is displayed in step 26. If the UDC is less than 19.25 V during operation at the medium power level, the low power level is automatically set in step 31, starting from step 26, and the low power level is displayed in step 28.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Reinigungsvorrichtung mit- einer Antriebseinheit (2), die ausgebildet ist, ein Gebläse (3) und/oder Antriebsaggregat anzutreiben,- einem Akkumulator (1), der ausgebildet ist, die Antriebseinheit (2) mit Energie zu versorgen, und- einer Steuer- und/oder Regeleinrichtung, in der mehrere Leistungsstufen (P<sub>(hoch)</sub>, P<sub>(mittel)</sub>, P<sub>(niedrig)</sub>) hinterlegt sind, mit denen die Antriebseinheit (2) jeweils mit einer individuellen, der jeweiligen Leistungsstufe (P<sub>(hoch)</sub>, P<sub>(mittel)</sub>, P<sub>(niedrig)</sub>) zugeordneten Belastung betrieben wird, wobei jeder Leistungsstufe (P<sub>(hoch)</sub>, P<sub>(mittel)</sub>, P<sub>(niedrig)</sub>) jeweils eine individuelle, vorbestimmte Abschaltschwelle (U<sub>mina</sub>, U<sub>minb</sub>, 41, 43, 45) zugeordnet ist, die von der Belastung der jeweiligen Leistungsstufe (P<sub>(hoch)</sub>, P<sub>(mittel)</sub>, P<sub>(niedrig)</sub>) abhängt.Ferner betrifft die Erfindung ein entsprechendes Verfahren zum Betreiben einer derartigen Reinigungsvorrichtung.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Reinigungsvorrichtung und ein Verfahren zum Betreiben einer Reinigungsvorrichtung. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Reinigungsvorrichtung mit einer Antriebseinheit zum Antreiben eines Gebläses und/oder einer Reinigungsaktorik und einem Akkumulator, der die Antriebseinheit bei Betrieb mit Energie versorgt, wobei die Antriebseinheit in mehreren Leistungsstufen betrieben werden kann, die in einer Steuer- und/oder Regeleinrichtung des Reinigungsvorrichtung hinterlegt sind. Ferner betrifft die Erfindung insbesondere ein Verfahren zum Betreiben einer derartigen Reinigungsvorrichtung.
  • Bei Reinigungsvorrichtungen, die über einen Akkumulator mit Energie versorgt werden, ist es gegenwärtig üblich, diese bei einer fest vordefinierten Unterspannungsschwelle auszuschalteten, damit genügend Energie im Akkumulator vorhanden ist, um einen Entladungszustand des Akkumulators anzuzeigen. Dabei wird der Akkumulator aber nicht zu tief entladen, damit er keinen Schaden nehmen kann. Zudem ist es nicht sinnvoll, dass sich die Reinigungsvorrichtung komplett, einschließlich einer Anzeige, die sie aufweisen kann, ausschaltet und dem Nutzer dadurch keine Rückmeldung mehr z. B. zum Ladezustand des Akkumulators geben kann.
  • Eine Entladedauer von einem vollgeladenen Akkumulator bis zu der Unterspannungsschwelle bestimmt eine Laufzeit der Reinigungsvorrichtung und ist u. a. von der gewählten Leistungsstufe abhängig. Dadurch wird die vorhandene Energie in dem Akkumulator nicht maximal ausgenutzt. Um für einen Nutzer der Reinigungsvorrichtung längere Laufzeiten zu ermöglichen, werden ggf. teurere Akkumulatorzellen mit höherer Kapazität eingesetzt.
  • Die US 2015/145444 A1 offenbart eine Reinigungsvorrichtung mit einer Antriebseinheit, die ausgebildet ist, ein Gebläse und eine Reinigungsaktorik anzutreiben, einem Akkumulator, der ausgebildet ist, die Antriebseinheit mit Energie zu versorgen, sowie einer Steuer- und Regeleinrichtung, in der mehrere Leistungsstufen für den Betrieb der Antriebseinheit hinterlegt sind.
  • Der Erfindung stellt sich somit das Problem, eine Reinigungsvorrichtung mit einer Antriebseinheit und einem Akkumulator und ein Verfahren zum Betreiben einer Reinigungsvorrichtung bereitzustellen, die eine vorhandene Akkumulatorzellkapazität optimaler ausnutzen. Der Einsatz kostspieligerer Akkumulatorzellen mit höherer Kapazität soll dabei vermieden werden.
  • Erfindungsgemäß wird dieses Problem durch eine Reinigungsvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 5 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgenden Unteransprüchen.
  • Die Erfindung beruht auf dem Grundgedanken, dass sich aufgrund eines physikalischen Verhaltens des Akkumulators bei konstanter Leistungsentnahme ein Stromfluss erhöht, während sich ein Spannungsniveau verringert. Aufgrund eines Innenwiderstandes des Akkumulators sinkt bei höheren Entnahmeleistungen das Spannungsniveau an Klemmen des Akkumulators derart ab, dass eine Entladeschlussspannung erreicht ist und der Akkumulator als "leer" definiert wird. Das führt dazu, dass bei einer höheren Leistungsentnahme effektiv nur eine geringere Kapazität des Akkumulators genutzt werden kann. Bei einer geringeren Belastung wird die Entladeschlussspannung im Vergleich dazu erst später erreicht, was wiederum eine optimalere Nutzung der Akkumulatorkapazität ermöglicht. Daher wird jeder Leistungsstufe eine individuelle, vorbestimmte Abschaltschwelle zugeordnet, so dass die Abschaltschwellen der verschiedenen Leistungsstufen individuell verschieden sind.
  • Die mit der Erfindung erreichbaren Vorteile bestehen neben dem Ermöglichen einer längeren Laufzeit der Reinigungsvorrichtung in niedrigeren Leistungsstufen der Reinigungsvorrichtung darin, dass der Nutzer eine größere Fläche reinigen kann, und zwar ohne den Einsatz kostspieligerer Akkumulatorzellen mit höherer Zellkapazität.
  • Die Erfindung betrifft eine Reinigungsvorrichtung mit
    • einer Antriebseinheit, die ausgebildet ist, ein Gebläse und/oder eine Reinigungsaktorik anzutreiben,
    • einem Akkumulator, der ausgebildet ist, die Antriebseinheit mit Energie zu versorgen, und
    • einer Steuer- und/oder Regeleinrichtung, in der mehrere Leistungsstufen hinterlegt sind, mit denen die Antriebseinheit jeweils mit einer individuellen, der jeweiligen Leistungsstufe zugeordneten Belastung betrieben wird, wobei jeder Leistungsstufe jeweils eine individuelle, vorbestimmte Abschaltschwelle zugeordnet ist, die von der Belastung der jeweiligen Leistungsstufe abhängt.
  • Wenn die Reinigungsvorrichtung mit einer aktuellen Leistungsstufe betrieben wird, und die Packspannung bzw. Zellspannung des Akkumulators gleich zu der individuellen, vorbestimmten, der aktuellen Leistungsstufe zugeordneten Abschaltschwelle ist, wird die aktuelle Leistungsstufe abgeschaltet. Die individuelle, vorbestimmte Abschaltschwelle ist eine Schwelle, bei der die Leistungsstufe, der sie zugeordnet ist, abgeschaltet wird. Je höher die Leistungsstufe, desto höher ist die zugeordnete individuelle, vorbestimmte Abschaltschwelle.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Steuer- und/oder Regeleinrichtung eingerichtet und ausgebildet, bei Betrieb einen Wechsel von einer aktuellen Leistungsstufe in eine niedrigere Leistungsstufe mittels Abschaltens der Reinigungsvorrichtung bei Erreichen der individuellen, vorbestimmten, der aktuellen Leistungsstufe zugeordneten Abschaltschwelle und anschließenden Neustartens der Reinigungsvorrichtung auszuführen, so dass nach dem Neustart der Reinigungsvorrichtung ein Nutzer der Reinigungsvorrichtung nur eine zu der vor dem Neustart aktuelle Leistungsstufe niedrigere Leistungsstufe anwählen kann. Dadurch kann die Reinigungsvorrichtung in der niedrigeren Leistungsstufe weiter genutzt werden, wenn der Nutzer dies will.
  • Bevorzugt ist jeder Leistungsstufe weiterhin eine individuelle, vorbestimmte Einschaltschwelle zugeordnet, die in der Steuer- und/oder Regeleinrichtung hinterlegt ist. Je höher die Leistungsstufe, desto höher ist die zugeordnete individuelle, vorbestimmte Einschaltschwelle.
  • Alternativ bevorzugt ist die Steuer- und/oder Regeleinrichtung eingerichtet und ausgebildet, bei Betrieb einen Wechsel von einer aktuellen Leistungsstufe in eine niedrigere Leistungsstufe automatisch bei Erreichen der individuellen, vorbestimmten, der aktuellen Leistungsstufe zugeordneten Abschaltschwelle auszuführen. Dadurch kann die Reinigungsvorrichtung in der niedrigeren Leistungsstufe weiter genutzt werden.
  • Der Akkumulator kann ein Paket mehrerer Akkumulatorzellen aufweisen. Bevorzugt ist er als Akkupack ausgebildet. Die individuelle, vorbestimmte, der aktuellen Leistungsstufe zugeordnete Abschaltschwelle wird bevorzugt erreicht, wenn eine Pack- und/oder Zellspannung des Akkumulators gleich zu dieser vorbestimmten Abschaltschwelle ist.
  • Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Betreiben einer Reinigungsvorrichtung mit einem Akkumulator, der ausgebildet ist, die Reinigungsvorrichtung zur Ausführung eines Reinigungsvorgangs mit Energie zu versorgen, und einer Steuer- und/oder Regeleinrichtung, in der mehrere Leistungsstufen hinterlegt sind, wobei jeder Leistungsstufe jeweils eine individuelle, vorbestimmte Abschaltschwelle zugeordnet ist, die von der Belastung der jeweiligen Leistungsstufe abhängt, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist
    • Betreiben der Reinigungsvorrichtung in einer der Leistungsstufen, die dann eine aktuelle Leistungsstufe darstellt, und
    • wenn die individuelle, vorbestimmte Abschaltschwelle der aktuellen Leistungsstufe erreicht wird, ein Abschalten der aktuellen Leistungsstufe und Bereitstellen einer niedrigeren Leistungsstufe.
  • Bevorzugt weist der Schritt Abschalten der aktuellen Leistungsstufe und Bereitstellen einer niedrigeren Leistungsstufe auf: Abschalten der Reinigungsvorrichtung bei Erreichen der individuellen, vorbestimmten Abschaltschwelle der aktuellen Leistungsstufe und anschließend Neustarten der Reinigungsvorrichtung, so dass nach dem Neustart der Reinigungsvorrichtung ein Nutzer der Reinigungsvorrichtung nur eine zu der vor dem Neustart aktuelle Leistungsstufe niedrigere Leistungsstufe anwählen kann.
  • Alternativ bevorzugt weist der Schritt Abschalten der aktuellen Leistungsstufe und Bereitstellen einer niedrigeren Leistungsstufe einen automatischen Wechsel von einer aktuellen Leistungsstufe in eine niedrigere Leistungsstufe auf.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform versorgt der Akkumulator eine Antriebseinheit der Reinigungsvorrichtung mit Energie, die ein Gebläse der Reinigungsvorrichtung antreibt.
  • Die Reinigungsvorrichtung ist ein bevorzugt ein Trocken- und/oder Nasssauger. Die Reinigungsvorrichtung ist als energienetzunabhängiges Reinigungssystem zu verstehen, die über den Akkumulator mit Energie versorgt wird. Der Akkumulator ist bevorzugt ein Lithium-Ionen-Akkumulator. Die Reinigungsvorrichtung ist bevorzugt als Staubsauger ausgebildet. Der Staubsauger kann als jedwede Staubsaugerart ausgebildet sein. Bevorzugt ist er als Stab- bzw. Stick-Staubsauger ausgebildet.
  • Die jeweilige individuelle, vorbestimmte Abschaltschwelle ist bevorzugt eine Unterspannungsschwelle der jeweiligen Leistungsstufe.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen rein schematisch dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben. Es zeigt schematisch und nicht maßstabsgerecht
    • Fig. 1
    eine skizzierte Darstellung einer erfindungsgemäßen Reinigungsvorrichtung;
    Fig. 2
    einen zeitlichen Verlauf einer Spannung eines Akkumulators während eines Entladevorgangs einer Reinigungsvorrichtung gemäß Stand der Technik;
    Fig. 3
    einen zeitlichen Verlauf der Spannung während eines Entladevorgangs des in Fig. 1 gezeigten Akkumulators;
    Fig. 4
    eine skizzierte Darstellung des in Fig. 1 gezeigten Akkumulators;
    Fig. 5
    eine Pack- bzw. Zellspannung des Akkumulators in Abhängigkeit von Leistungsstufen der in Fig. 1 gezeigten Reinigungsvorrichtung; und
    Fig. 6
    ein Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • Fig. 1 zeigt eine skizzierte Darstellung einer erfindungsgemäßen Reinigungsvorrichtung. Die Reinigungsvorrichtung weist einen Akkumulator 1 und eine Antriebseinheit 2 auf, die von dem Akkumulator 1 mit Energie versorgt wird. Der Akkumulator ist z.B. ein Lithium-Ionen-Akkumulator. Ferner weist die Reinigungsvorrichtung ein Gebläse 3 auf, das von der Antriebseinheit 2 angetrieben wird. Die Reinigungsvorrichtung weist weiterhin Zubehör 4 und einen Handgriff 5 auf, der einen Schalter oder eine Taste zum Ein- und Ausschalten der Reinigungsvorrichtung aufweist. Das Zubehör 4 kann z.B. ein Saugrohr und/oder eine Bodendüse/Wischvorsatz (mit oder ohne elektrischen Antrieb) sein, wenn die Reinigungsvorrichtung ein Staubsauger ist. Die Reinigungsvorrichtung weist ferner eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung (nicht gezeigt) auf, in der verschiedene Leistungsstufen hinterlegt sind, die von einem Nutzer anwählbar sind, um einen Reinigungsvorgang mit verschiedenen Belastungen bzw. Leistungen auszuführen.
  • Bei Betrieb bewegt der Nutzer die Reinigungsvorrichtung über einen zu reinigenden Untergrund, in dem er das Zubehör 4 auf dem Untergrund mit Hilfe des Handgriffs 5 führt. Der Akkumulator 1 versorgt bei Betrieb der Reinigungsvorrichtung die Antriebseinheit 2 mit Energie, welche das Gebläse 3 antreibt. Eine von dem Nutzer erzielte Reinigungsleistung hängt dabei von der aktuellen Leistungsstufe der verschiedenen Leistungsstufen ab, die von dem Nutzer während des Reinigungsvorgangs angewählt ist.
  • Fig. 2 zeigt einen zeitlichen Verlauf einer Spannung während eines Entladevorgangs eines Akkumulators einer Reinigungsvorrichtung gemäß Stand der Technik. Gezeigt ist eine Spannung U in Abhängigkeit einer Zeit t. Die Reinigungsvorrichtung gemäß Stand der Technik entspricht der in Fig. 1 gezeigten Reinigungsvorrichtung mit dem Unterschied, dass ihre Steuer- und/oder Regeleinrichtung anders eingerichtet und ausgebildet ist. Wie in Fig.2 gezeigt, weist der Akkumulator, wenn vollständig geladen, seine maximale Spannung Umax auf, die bei Entladung zuerst auf eine Nennspannung UNenn abfällt. Der Akkumulator kann über einen längeren Entladezeitraum seine Nennspannung UNenn relativ konstant halten. Ist der Akkumulator nahezu entladen, sinkt die Spannung schlagartig ab, wobei eine Mindestspannung UGrenz nicht unterschritten werden darf, um den Akkumulator nicht dauerhaft zu schädigen. In der Steuer- und/oder Regeleinrichtung gemäß Stand der Technik ist eine feste vorbestimmte Abschaltschwelle Umin für alle Leistungsstufen P(hoch), P(niedrig) hinterlegt, bei deren Erreichen die Antriebseinheit unabhängig von der aktuellen Leistungsstufe abgeschaltet wird, mit der sie betrieben wird. Die Entladedauer von einem vollgeladenen Akkumulator bis zur vorbestimmten Abschaltschwelle Umin bestimmt eine Laufzeit der Reinigungsvorrichtung. Die feste vorbestimmte Abschaltschwelle Umin orientiert sich gemäß Stand der Technik an der hohen Leistungsstufe P(hoch), während für eine niedrige Leistungsstufe P(niedrig) noch eine nutzbare Restkapazität vorhanden ist, die gemäß Stand der Technik nicht genutzt wird.
  • Fig. 3 zeigt einen zeitlichen Verlauf der Spannung während eines Entladevorgangs des in Fig. 1 gezeigten Akkumulators. Der in Fig. 3 gezeigte zeitliche Verlauf der Spannung während eines Entladevorgangs des in Fig. 1 gezeigten Akkumulators entspricht dem in Fig. 2 gezeigten Verlauf. Die erfindungsgemäße Reinigungsvorrichtung weist jedoch im Unterschied zu der Reinigungsvorrichtung gemäß Stand der Technik die Steuer- und Regeleinrichtung auf, in der jeder Leistungsstufe P(hoch), P(niedrig) jeweils eine individuelle, vorbestimmte Abschaltschwelle Umina, Uminb, zugeordnet ist, die von der Belastung der jeweiligen Leistungsstufe P(hoch) bzw. P(niedrig) abhängt. Der hohen Leistungsstufe P(hoch) ist eine individuelle, vorbestimmte Abschaltschwelle Umina zugeordnet, während der niedrigen Leistungsstufe P(niedrig) eine individuelle, vorbestimmte Abschaltschwelle Uminb zugeordnet ist, die zu der vorbestimmten Abschaltschwelle Umina niedriger ist und eine Spannungsdifferenz ΔUmin zu dieser aufweist. Dadurch wird bei Betreiben der Reinigungsvorrichtung bei der niedrigen Leistungsstufe P(niedrig) die Reinigungsvorrichtung nicht bei einer Zeit ta, sondern einer Zeit tb abgeschaltet, zwischen denen eine Zeitdifferenz Δt besteht, wodurch bei Betrieb in der niedrigen Leistungsstufe P(niedrig) weitere Laufzeit Δt gewonnen wird.
  • Fig. 4 zeigt eine skizzierte Darstellung des in Fig. 1 gezeigten Akkumulators. Der Akkumulator 1 weist einen Innenwiderstand Ri auf. Aufgrund des physikalischen Verhaltens des Akkumulators 1 erhöht sich bei konstanter Leistungsentnahme ein Stromfluss I, während sich ein Niveau der Spannung U verringert. Aufgrund des Innenwiderstandes Ri sinkt bei Entnahmeleistungen das Spannungsniveau an Akkuklemmen (nicht gezeigt) des Akkumulators 1 derart ab, dass bei den verschiedenen, in Fig. 3 gezeigten Leistungsstufen die individuellen, vorbestimmten, ihnen jeweils zugeordneten Abschaltschwellen zu verschiedenen Zeitpunkten erreicht werden.
  • Fig. 5 zeigt eine Pack- bzw. Zellspannung des Akkumulators in Abhängigkeit von Leistungsstufen der in Fig. 1 gezeigten Reinigungsvorrichtung. Die Reinigungsvorrichtung weist in diesem Fall drei Leistungsstufen auf, nämlich vergleichsweise zueinander eine hohe Leistungsstufe P(hoch) mit einer Einschaltschwelle 40 mit einer Packspannung bzw. UDC von 21,5 V und einer Zellspannung von 3,15 V und mit einer individuellen, vorbestimmten Abschaltschwelle 41 UDC von 20 V und einer Zellspannung von 2,85 V, eine mittlere Leistungsstufe P(mittel) mit einer Einschaltschwelle 42 mit einer Packspannung bzw. UDC von 20,75 V und einer Zellspannung von 2,96V und mit einer individuellen, vorbestimmten Abschaltschwelle 43 UDC von 19,25 V und einer Zellspannung von 2,75 V und eine niedrige Leistungsstufe P(niedrig) mit einer Einschaltschwelle 44 mit einer Packspannung bzw. UDC von 20,0 V und einer Zellspannung von 2,85 V und mit einer individuellen, vorbestimmten Abschaltschwelle 45 UDC von 18,5 V und einer Zellspannung von 2,64 V auf. In der Steuer- und Regeleinrichtung ist weiterhin jeder Leistungsstufe P(hoch), P(mittel), P(niedrig) jeweils eine individuelle vorbestimmte Einschalteschwelle 40, 42, 44 zugeordnet. Die hierbei gemachten Spannungsangaben (UDC) sind beispielhaft für einen Lilon-Akkumulator mit 7 Zellen in Reihenschaltung.
  • Fig. 6 zeigt ein Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens. Das Verfahren ist zum Betreiben der in Fig. 1 gezeigten Reinigungsvorrichtung geeignet, welche eine Anzeige aufweist, die in Fig. 6 symbolisch dargestellt ist. In der Steuer- und Regeleinrichtung sind drei Leistungsstufen hinterlegt, eine hohe Leistungsstufe, eine mittlere Leistungsstufe und eine niedrige Leistungsstufe, die den in Fig. 5 gezeigten Leistungsstufen entsprechen.
  • Das Verfahren weist ein Betreiben der Reinigungsvorrichtung in einer der Leistungsstufen auf, die dann eine aktuelle Leistungsstufe darstellt, wobei, wenn die individuelle, vorbestimmte Abschaltschwelle der aktuellen Leistungsstufe erreicht wird, ein Abschalten der aktuellen Leistungsstufe und Bereitstellen einer niedrigeren Leistungsstufe erfolgt.
  • Zum Ausführen eines Reinigungsvorgangs mit der Reinigungsvorrichtung wird ein Schritt 16 ausgeführt, der ein Drücken einer I/O- bzw. Eingabe-Ausgabe-Taste von einem Nutzer aufweist. Bei Betrieb kann in einem Schritt 11 in jeder Leistungsstufe detektiert werden, dass der Akkumulator leer ist, wenn die Steuer- und/oder Regeleinrichtung detektiert, dass ein SoC (State-of-Charge) des Akkumulators nahezu 0 % ist. Dies führt zu einem Schritt 18, in dem die Anzeige anzeigt, dass der Akkumulator leer ist. Auch kann in einem Schritt 15, die Reinigungsvorrichtung in jeder Leistungsstufe mittels Betätigens einer symbolisch dargestellten I/O-Taste bzw. Eingabe-/Ausgabe-Taste ausschaltet werden, was zu einem Schritt 17 führt, in dem die Anzeige ausgeschaltet bzw. ausgeschaltet gehalten wird.
  • Das Verfahren weist mit einem Start einen Schritt 14 auf, der ein Neustarten bzw. ein Einschalten der Reinigungsvorrichtung aufweist, wobei keine Taste gedrückt wird und eine Anzeige in einem Schritt 17 aus ist und/oder gehalten wird. Wenn die Steuer- und/oder Regeleinrichtung der Reinigungsvorrichtung in einem Schritt 10 detektiert, dass der Akkumulator leer ist, wird in einem Schritt 18 mittels der Anzeige angezeigt, dass der Akkumulator leer ist. Wenn der Schritt 18 eine Zeitüberschreitung einer vorbestimmten Zeitdauer bzw. ein Timeout aufweist, wird ein Schritt 12 ausgeführt, in dem die Anzeige ausgeschaltet wird.
  • In einer ersten Verfahrensvariante werden folgende Schritte ausgeführt: Abschalten der Reinigungsvorrichtung bei Erreichen der individuellen, vorbestimmten Abschaltschwelle der aktuellen Leistungsstufe und anschließend Neustarten der Reinigungsvorrichtung, so dass nach dem Neustart der Reinigungsvorrichtung ein Nutzer der Reinigungsvorrichtung nur eine zu der vor dem Neustart aktuelle Leistungsstufe niedrigere Leistungsstufe anwählen kann. Wenn nach dem Schritt 16 ein SoC (State-of-Charge) des Akkumulators größer 0 % ist und eine Packspannung bzw. UDC des Akkumulators größer 20,75 V ist und in einem Schritt 29 ein Reinigungsmodus detektiert wird, wird ein Schritt 26 ausgeführt, in dem eine mittlere Leistungsstufe von der Anzeige angezeigt wird, wobei, wenn UDC größer als 21,5 V ist, eine symbolisch dargestellte Taste zur Bestätigung der Leistungsumwahl zu der hohen Leistungsstufe betätigt werden kann, was in einem Schritt 25 zur Betätigung zu dem Schritt 27 führt, in dem die hohe Leistungsstufe mittels der Anzeige angezeigt wird und ausgeführt wird, und sonst d.h. bei Nichtbetätigung wird die mittlere Leistungsstufe fortgeführt und angezeigt. Wird der Schritt 16 ausgeführt, wenn der SoC des Akkumulators größer 0 % und UDC kleiner 20,75 V ist, und in einem Schritt 29 ein Reinigungsmodus detektiert, wird ein Schritt 28 ausgeführt, in dem die niedrige Leistungsstufe von der Anzeige angezeigt wird, wobei, wenn UDC größer als 20,75 V ist, ein Schritt 25 zur Bestätigung der Leistungsumwahl zu der mittleren Leistungsstufe zu dem Schritt 26 führt, in dem die mittlere Leistungsstufe mittels der Anzeige angezeigt wird und ausgeführt wird, und sonst d.h. bei Nichtbetätigung wird die niedrige Leistungsstufe fortgeführt und angezeigt.
  • Eine dazu alternative Verfahrensvariante ist wie folgt: Wenn die UDC bei Betrieb in der hohen Leistungsstufe kleiner 20,0 V ist, wird ausgehend von dem Schritt 27 in einem Schritt 30 automatisch die mittlere Leistungsstufe eingestellt, wie durch einen gestrichelten Pfeil angedeutet, und wird in dem Schritt 26 mittels der Anzeige die mittlere Leistungsstufe angezeigt. Wenn die UDC bei Betrieb in der mittleren Leistungsstufe kleiner 19,25 V ist, wird ausgehend von dem Schritt 26 in einem Schritt 31 automatisch die niedrige Leistungsstufe eingestellt und in dem Schritt 28 wird mittels der Anzeige die niedrige Leistungsstufe angezeigt.
    • Bezugszeichenliste
    • ΔU Spannungsdifferenz
    • Δt Zeitdifferenz
    • I Stromfluss
    • Ri Innenwiderstand
    • t, ta, tb jeweils Zeit
    • U Spannung
    • UGrenz Grenzspannung
    • Umax maximale Spannung
    • Umin, Umina, Uminb jeweils minimale Spannung
    • UNenn Nennspannung
    • 1 Akkumulator
    • 2 Antriebseinheit
    • 3 Gebläse
    • 4 Zubehör
    • 5 Handgriff
    • 40, 42, 44 jeweils Einschaltschwelle
    • 41, 43, 45 jeweils Abschaltschwelle

Claims (9)

  1. Reinigungsvorrichtung mit
    - einer Antriebseinheit (2), die ausgebildet ist, ein Gebläse (3) und/oder eine Reinigungsaktorik anzutreiben,
    - einem Akkumulator (1), der ausgebildet ist, die Antriebseinheit (2) mit Energie zu versorgen, und
    - einer Steuer- und/oder Regeleinrichtung, in der mehrere Leistungsstufen (P(hoch), P(mittel), P(niedrig)) hinterlegt sind, mit denen die Antriebseinheit (2) jeweils mit einer individuellen, der jeweiligen Leistungsstufe (P(hoch), P(mittel), P(niedrig)) zugeordneten Belastung betrieben wird,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    jeder Leistungsstufe (P(hoch), P(mittel), P(niedrig)) jeweils eine individuelle, vorbestimmte Abschaltschwelle (Umina, Uminb, 41, 43, 45) zugeordnet ist, die von der Belastung der jeweiligen Leistungsstufe (P(hoch), P(mittel), P(niedrig)) abhängt.
  2. Reinigungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und/oder Regeleinrichtung eingerichtet und ausgebildet ist, bei Betrieb einen Wechsel von einer aktuellen Leistungsstufe in eine niedrigere Leistungsstufe mittels Abschaltens der Reinigungsvorrichtung bei Erreichen der individuellen, vorbestimmten, der aktuellen Leistungsstufe zugeordneten Abschaltschwelle und anschließenden Neustartens der Reinigungsvorrichtung auszuführen, so dass nach dem Neustart der Reinigungsvorrichtung ein Nutzer der Reinigungsvorrichtung nur eine zu der vor dem Neustart aktuelle Leistungsstufe niedrigere Leistungsstufe anwählen kann.
  3. Reinigungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Leistungsstufe (P(hoch), P(mittel), P(niedrig)) jeweils eine individuelle, vorbestimmte Einschaltschwelle (40, 42, 44) zugeordnet ist.
  4. Reinigungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und/oder Regeleinrichtung eingerichtet und ausgebildet ist, bei Betrieb einen Wechsel (30, 31) von einer aktuellen Leistungsstufe in eine niedrigere Leistungsstufe automatisch bei Erreichen der individuellen, vorbestimmten, der aktuellen Leistungsstufe zugeordneten Abschaltschwelle auszuführen.
  5. Verfahren zum Betreiben einer Reinigungsvorrichtung mit einem Akkumulator (1), der ausgebildet ist, die Reinigungsvorrichtung zur Ausführung eines Reinigungsvorgangs mit Energie zu versorgen, und einer Steuer- und/oder Regeleinrichtung, in der mehrere Leistungsstufen (P(hoch), P(mittel), P(niedrig)) hinterlegt sind, wobei jeder Leistungsstufe (P(hoch), P(mittel), P(niedrig)) jeweils eine individuelle, vorbestimmte Abschaltschwelle (Umina, Uminb, 41, 43, 44) zugeordnet ist, die von der Belastung der jeweiligen Leistungsstufe (P(hoch), P(mittel), P(niedrig)) abhängt, wobei das Verfahren ein Betreiben der Reinigungsvorrichtung in einer der Leistungsstufen (P(hoch), P(mittel), P(niedrig)), die dann eine aktuelle Leistungsstufe darstellt, und, wenn die individuelle, vorbestimmte Abschaltschwelle der aktuellen Leistungsstufe erreicht wird, ein Abschalten der aktuellen Leistungsstufe und Bereitstellen einer niedrigeren Leistungsstufe aufweist.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt ein Abschalten der aktuellen Leistungsstufe (P(hoch)) und Bereitstellen einer niedrigeren Leistungsstufe (P(niedrig)) aufweist: Abschalten der Reinigungsvorrichtung bei Erreichen der individuellen, vorbestimmten Abschaltschwelle der aktuellen Leistungsstufe und anschließend Neustarten der Reinigungsvorrichtung, so dass nach dem Neustart der Reinigungsvorrichtung ein Nutzer der Reinigungsvorrichtung nur eine zu der vor dem Neustart aktuelle Leistungsstufe niedrigere Leistungsstufe anwählen kann.
  7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt ein Abschalten der aktuellen Leistungsstufe und Bereitstellen einer niedrigeren Leistungsstufe einen automatischen Wechsel von der aktuellen Leistungsstufe in eine niedrigere Leistungsstufe aufweist.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Akkumulator (1) eine Antriebseinheit (2) der Reinigungsvorrichtung mit Energie versorgt, die ein Gebläse (3) der Reinigungsvorrichtung antreibt.
  9. Reinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 oder Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige individuelle, vorbestimmte Abschaltschwelle (Umina, Uminb, 41, 43, 45) eine Unterspannungsschwelle der jeweiligen Leistungsstufe (P(hoch), P(mittel), P(niedrig)) ist.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20150145444A1 (en) 2013-11-22 2015-05-28 Techtronic Industries Co., Ltd. Battery-powered cordless cleaning system
US9742318B2 (en) * 2009-04-04 2017-08-22 Dyson Technology Limited Control of an electric machine
EP3476267B1 (de) * 2017-10-31 2023-07-19 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Sammelsystem und kollektor

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