EP3440974A1 - Battery pack for a vacuum cleaner and battery-operated vacuum cleaner - Google Patents

Battery pack for a vacuum cleaner and battery-operated vacuum cleaner Download PDF

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EP3440974A1
EP3440974A1 EP18183581.0A EP18183581A EP3440974A1 EP 3440974 A1 EP3440974 A1 EP 3440974A1 EP 18183581 A EP18183581 A EP 18183581A EP 3440974 A1 EP3440974 A1 EP 3440974A1
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EP
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vacuum cleaner
battery
bms
wake
circuit
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Sebastian Windhövel
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Miele und Cie KG
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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
    • A47L9/2868—Arrangements for power supply of vacuum cleaners or the accessories thereof
    • A47L9/2884—Details of arrangements of batteries or their installation

Definitions

  • the present invention relates to a battery pack for a battery powered vacuum cleaner, which is preferably a handheld vacuum cleaner, and a battery powered vacuum cleaner with such a battery pack.
  • Battery-powered vacuum cleaners have two conflicting requirements.
  • the standby consumption should be as low as possible in order to ensure the longest possible battery life or a low frequency of necessary recharging.
  • the vacuum cleaner should be activated as quickly as possible.
  • One possible solution to the first requirement is to disconnect the battery pack from the electronics when the device is not in use, or put it in a standby state.
  • the decrease in battery capacity in this state is essentially limited to the self-discharge of the battery pack. From this state, however, waking up or starting the vacuum cleaner is not readily possible because the electronics of the vacuum cleaner and the BMS are not supplied with power and thus can not be responded to operator actions of the user.
  • a known solution to these two conflicting requirements is to put the battery pack in the standby state when not in use and to provide a hardware switch or button that can reactivate the battery pack when it is operated from the standby state.
  • a disadvantage of this solution are the increased cost of the switch and its wiring, increasing the risk of failure by failure of the switch and possibly restrictions on the design of the vacuum cleaner, since the switch must be conveniently placed and requires a housing breakthrough.
  • the necessary operation of the switch which is essential as a preparatory action for the operation of the vacuum cleaner in addition to the actual power on, can continue to be perceived by the user as uncomfortable.
  • the battery pack When the vacuum cleaner is not in use, the battery pack can be put into sleep mode or standby mode or it can be put into it. There will then be no power to the vacuum cleaner, i. the blower and electronics such as motor control, controls and indicators, etc. provided.
  • the sleep mode may include that the BMS itself is not powered. Apart from the self-discharge then takes place virtually no loss of battery capacity, or in other words the vacuum cleaner has a very low standby consumption.
  • the BMS and electronics power supply must be restored. According to the invention this is to be made possible without a button / switch with its specific disadvantages.
  • a wake-up circuit is provided.
  • the vacuum cleaner is thus immediately ready for use and can be - by operating the power control - used.
  • the power consumption caused by the wake-up circuit can be very high be kept low, so that the operating time with a given battery charge remains the same or only very slightly decreases.
  • the acceleration sensor is capable of detecting an acceleration history such as occurs when the user picks up the vacuum cleaner to use it. For example, an acceleration in a vertical upward direction, as it occurs by lifting the nipple to be used.
  • an acceleration in a vertical upward direction as it occurs by lifting the nipple to be used.
  • other and / or complex movement patterns are also conceivable, which are used to detect a user's desire to use the nipple in the near future.
  • a particularly characteristic course of the acceleration can indicate removal from the mount, since the removal process requires a certain movement. For example, this can be detected by recognizing that the position of the center of the earth detected from the perspective of the acceleration sensor changes.
  • the wake-up circuit is further configured to switch the battery management system (BMS) from the operation mode to the sleep mode based on a second acceleration pattern detected by the acceleration sensor.
  • BMS battery management system
  • an additional safety function can be realized. If an acceleration occurs during operation indicating a drop, a fall or a tip over of the vacuum cleaner, the power supply may be cut off. This prevents defects caused as a result of hitting the ground resulting in further damage. For example, it could come through the fall to a mechanical defect on live lines or it could unintentionally controls are operated. If the power supply were not interrupted, this could lead to a cable fire, a self-starting a vacuum cleaner with floor brush or at least to an unwanted suction of objects. However, if the power supply is interrupted in detecting a fall event according to this embodiment, these hazards can be avoided.
  • the shutdown of the BMS can be realized. For example, if the pattern "no acceleration" is detected for a certain time while the engine of the nipple is not operating, shutdown may occur to save the battery.
  • the wake-up circuit is further configured to, after switching from the operation mode to the sleep mode based on a detected second movement pattern, subsequently switch from the sleep mode to the operation mode based on a detected first movement pattern for a predetermined period of time to suppress.
  • the safety shutdown can be further improved as a result of a detected fall. It is conceivable that shortly after a fall event or even during a long-lasting fall, for example down a flight, acceleration patterns would occur which would lead to a renewed switching on of the power supply. For example, in a fall after hitting the ground, a "rebound” could occur, or after a tip over, a "back and forth,” which could then be erroneously recognized by the waking circuit as lifting the nipple. A restart at this moment would obviously not be desired. By suppressing the restarting for a predetermined period of time, this can be effectively counteracted.
  • the wake-up circuit is further configured to suppress subsequent switching from the sleep mode to the operating mode at least until a minimum amount of time has passed in which no accelerations are detected.
  • the wake-up circuit is further configured to switch the battery management system (BMS) from the operation mode to the sleep mode based on a second acceleration pattern detected by the acceleration sensor.
  • BMS battery management system
  • the wake-up circuit is further configured to, after switching from the operation mode to the sleep mode based on a detected second movement pattern, subsequently switch from the sleep mode to the operation mode based on a detected first movement pattern for a predetermined period of time to suppress.
  • the vacuum cleaner is a hand vacuum cleaner.
  • the vacuum cleaner can also be a battery-powered vacuum cleaner.
  • the BMS is connected to the battery pack or the battery and supplies via a power supply line 6, the power supply for a control and power part SLT, which controls the motor 4 of the fan.
  • the SLT also supplies power to operating and display elements of the vacuum cleaner, such as power setting, power indicator, etc.
  • the BMS is connected to the SLT via a bus 8 to allow communication, for example, state of charge and other information to convey.
  • BMS and SLT are active. If the vacuum cleaner 1 is not operated, the BMS switches off and interrupts the power supply to the SLT. This prevents unnecessary discharging of the battery. If the vacuum cleaner is to be operated again, however, the BMS requires a wake-up signal. This wake-up signal turns on the BMS and supplies the SLT with power again so that the vacuum cleaner 1 can be operated. It would be conceivable to leave the BMS permanently active, then the wake-up signal could be dispensed with. However, this would discharge the battery 2 in a short time. This is therefore not practical.
  • a conventional solution is therefore to provide the wake-up signal by means of a switch or button 10.
  • this requires a further component including associated cabling. This inevitably increases the cost of the vacuum cleaner. Furthermore, the risk of failure is increased, since in case of failure of the probe and / or wiring of the vacuum cleaner is no longer functional.
  • the button also provides a potential entry point for moisture or dirt, due to the necessary breakthrough in the housing may also suffer the stability of the device. Furthermore, such a switch would have an entry / exit point for electrical faults / hazards such as electrostatic discharge (ESD).
  • ESD electrostatic discharge
  • a hand vacuum cleaner 11 therefore comprises, in addition to the components as in FIG. 1 also described a waking circuit 12 with an acceleration sensor 14.
  • the acceleration sensor 14 allows the wake-up circuit to detect the typical acceleration pattern of, for example, lifting the hand vacuum cleaner 11 or removing the nipple from a holder. If such a pattern is detected, the wake-up circuit 12 wakes the BMS from standby or sleep mode, the SLT is supplied with power and the hand vacuum cleaner 11 is ready to operate without delay.
  • the wake-up circuit 12 may be further configured to detect the typical acceleration pattern of a fall of the hand-held vacuum cleaner with the acceleration sensor 14. If such a pattern is detected, the BMS may be put into sleep mode from the operating mode to interrupt the power supply of the SLT. This can effectively prevent crash-related damage to the cabling resulting in consequential damage to the cable fire. Even without fall-related damage, a fallen-down hand vacuum cleaner could react undesirably, for example, if the fall causes operating elements such as the power control to be actuated unintentionally. This could unwanted objects be sucked in, or in the presence of a floor brush, the hand vacuum cleaner could go off uncontrollably. This is safely prevented by a shutdown in case of a detected fall.
  • Operational safety can be increased even further if a restart is only possible after a safety period.
  • the safety period can be specified statically. However, it can also be detected by means of the acceleration sensor 14, whether no accelerations occur for a minimum period of time. This can safely be assumed that the hand vacuum cleaner is resting again after a fall. Otherwise, it could be a slow roll down from a staircase with several levels, a back and forth in a tip over or rebounding from the floor in a fall to a unintentional switching on, as an acceleration pattern is erroneously recognized as being lifted by a user.
  • a shutdown can take place if - when the motor is not active - no acceleration is detected for a period of time. This allows a quick return to the battery-saving standby state.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Electric Vacuum Cleaner (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Batteriepack für einen Staubsauger, umfassend ein Batterie-Management-System (BMS), eine Aufweckschaltung mit einem Beschleunigungssensor, wobei das Batterie-Management-System (BMS) mindestens einen Betriebsmodus, in dem Batteriestrom für den Staubsauger zur Verfügung gestellt wird, und einen Schlafmodus aufweist, in dem kein Batteriestrom für den Staubsauger zur Verfügung gestellt wird, und die Aufweckschaltung dazu eingerichtet ist, basierend auf einem von dem Beschleunigungssensor erfassten ersten Beschleunigungsmuster das Batterie-Management-System (BMS) von dem Schlafmodus in den Betriebsmodus umzuschalten.

Figure imgaf001
The invention relates to a battery pack for a vacuum cleaner, comprising a battery management system (BMS), a wake-up circuit with an acceleration sensor, wherein the battery management system (BMS) at least one operating mode, is provided in the battery power for the vacuum cleaner and a sleep mode in which battery power is not provided to the vacuum cleaner, and the wake-up circuit is configured to switch the battery management system (BMS) from the sleep mode to the operation mode based on a first acceleration pattern detected by the acceleration sensor ,
Figure imgaf001

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Batteriepack für einen batteriebetriebenen Staubsauger, der vorzugsweise ein Handstaubsauger ist, sowie einen batteriebetriebenen Staubsauger mit einem solchen Batteriepack.The present invention relates to a battery pack for a battery powered vacuum cleaner, which is preferably a handheld vacuum cleaner, and a battery powered vacuum cleaner with such a battery pack.

Bei akkubetriebenen Staubsaugern gibt es zwei gegenläufige Anforderungen. Einerseits soll der Standby-Verbrauch möglichst gering sein, um eine möglichst lange Akkulaufzeit bzw. eine geringe Häufigkeit nötiger Nachladevorgänge zu gewährleisten. Andererseits soll der Staubsauger möglichst verzögerungsfrei aktivierbar sein.Battery-powered vacuum cleaners have two conflicting requirements. On the one hand, the standby consumption should be as low as possible in order to ensure the longest possible battery life or a low frequency of necessary recharging. On the other hand, the vacuum cleaner should be activated as quickly as possible.

Eine mögliche Lösung für die erste Anforderung besteht darin, den Batteriepack bei Nichtbenutzung des Geräts von der Elektronik zu trennen bzw. in einen Standby-Zustand zu versetzen. Die Abnahme der Batteriekapazität ist in diesem Zustand im Wesentlichen auf die Selbstentladung des Batteriepacks begrenzt. Aus diesem Zustand ist ein Aufwachen bzw. Starten des Staubsaugers jedoch nicht ohne weiteres möglich, da die Elektronik des Staubsaugers und das BMS nicht mit Strom versorgt werden und somit nicht auf Bedienhandlungen des Benutzers reagiert werden kann.One possible solution to the first requirement is to disconnect the battery pack from the electronics when the device is not in use, or put it in a standby state. The decrease in battery capacity in this state is essentially limited to the self-discharge of the battery pack. From this state, however, waking up or starting the vacuum cleaner is not readily possible because the electronics of the vacuum cleaner and the BMS are not supplied with power and thus can not be responded to operator actions of the user.

Eine theoretische Lösung für die zweite Anforderung bestünde darin, die Elektronik ständig mit Strom zu versorgen. Damit könnte unmittelbar auf eine Bedienhandlung des Benutzers reagiert werden. Dies würde jedoch den Energieverbrauch deutlich erhöhen, da für die Bereitschaft ständig Strom benötigt wird. Für batteriebetriebene Geräte ist dies daher nicht praktikabel.A theoretical solution to the second requirement would be to constantly power the electronics. This could be reacted directly to an operator action of the user. However, this would increase the energy consumption significantly, because the standby constantly power is needed. For battery powered devices this is therefore not practical.

Eine bekannte Lösung dieser beiden gegenläufigen Anforderungen besteht darin, den Batteriepack bei Nichtbenutzung in den Standby-Zustand zu versetzen und einen Hardware-Schalter oder -Taster vorzusehen, der den Batteriepack bei Betätigung aus dem Standby-Zustand reaktivieren kann. Nachteilig an dieser Lösung sind jedoch die erhöhten Kosten für den Schalter und dessen Verkabelung, die Erhöhung des Defektrisikos durch Ausfall des Schalters sowie ggf. Einschränkungen der Gestaltung des Staubsaugers, da der Schalter griffgünstig angebracht werden muss und einen Gehäusedurchbruch benötigt. Die nötige Bedienung des Schalters, die als vorbereitende Handlung für den Betrieb des Staubsaugers zusätzlich zum eigentlichen Einschalten unumgänglich ist, kann weiterhin vom Benutzer als unkomfortabel empfunden werden.A known solution to these two conflicting requirements is to put the battery pack in the standby state when not in use and to provide a hardware switch or button that can reactivate the battery pack when it is operated from the standby state. A disadvantage of this solution, however, are the increased cost of the switch and its wiring, increasing the risk of failure by failure of the switch and possibly restrictions on the design of the vacuum cleaner, since the switch must be conveniently placed and requires a housing breakthrough. The necessary operation of the switch, which is essential as a preparatory action for the operation of the vacuum cleaner in addition to the actual power on, can continue to be perceived by the user as uncomfortable.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Batteriepack für einen batteriebetriebenen Staubsauger sowie einen entsprechenden Staubsauger bereitzustellen, der bei minimalem Standby-Verbrauch eine unmittelbare und komfortable Möglichkeit der Inbetriebnahme bietet. Ferner sollen durch die erfindungsgemäße Lösung die äußere Gestaltung des Staubsaugers nicht eingeschränkt und die Lebensdauer des Geräts erhöht werden.It is therefore the object of the present invention to provide a battery pack for a battery-powered vacuum cleaner and a corresponding vacuum cleaner, which offers a minimum and immediate standby consumption an immediate and comfortable way of commissioning. Furthermore, should not be limited by the inventive solution, the outer design of the vacuum cleaner and the life of the device can be increased.

Gemäß einem ersten Aspekt wird ein Batteriepack für einen Staubsauger bereitgestellt, umfassend:

  • ein Batterie-Management-System (BMS);
  • eine Aufweckschaltung mit einem Beschleunigungssensor;
    wobei
  • das Batterie-Management-System (BMS) mindestens einen Betriebsmodus, in dem Batteriestrom für den Staubsauger zur Verfügung gestellt wird, und einen Schlafmodus aufweist, in dem kein Batteriestrom für den Staubsauger zur Verfügung gestellt wird; und
  • die Aufweckschaltung dazu eingerichtet ist, basierend auf einem von dem Beschleunigungssensor erfassten ersten Beschleunigungsmuster das Batterie-Management-System (BMS) von dem Schlafmodus in den Betriebsmodus umzuschalten.
According to a first aspect, there is provided a battery pack for a vacuum cleaner, comprising:
  • a battery management system (BMS);
  • a wake-up circuit with an acceleration sensor;
    in which
  • the battery management system (BMS) has at least one operating mode in which battery power is provided to the vacuum cleaner and a sleep mode in which no battery power is provided to the vacuum cleaner; and
  • the wake-up circuit is configured to switch the sleep management mode to the operation mode based on a first acceleration pattern detected by the acceleration sensor, from the sleep mode to the battery management system (BMS).

Bei Nichtbenutzung des Staubsaugers kann das Batteriepack in den Schlafmodus bzw. Standbymodus versetzt werden bzw. es versetzt sich in diesen. Es wird dann kein Strom für den Staubsauger, d.h. das Gebläse und Elektronik wie etwa Motoransteuerung, Bedien- und Anzeigeelemente etc., bereitgestellt. Der Schlafmodus kann einschließen, dass das BMS selbst nicht mit Strom versorgt wird. Abgesehen von der Selbstentladung findet dann praktisch kein Verlust an Batteriekapazität statt, oder mit anderen Worten der Staubsauger hat einen sehr geringen Standbyverbrauch. Um den Staubsauger verwenden zu können, muss die Stromversorgung von BMS und Elektronik jedoch wiederhergestellt werden. Erfindungsgemäß soll dies ohne einen Taster/Schalter mit seinen spezifischen Nachteilen ermöglicht werden.When the vacuum cleaner is not in use, the battery pack can be put into sleep mode or standby mode or it can be put into it. There will then be no power to the vacuum cleaner, i. the blower and electronics such as motor control, controls and indicators, etc. provided. The sleep mode may include that the BMS itself is not powered. Apart from the self-discharge then takes place virtually no loss of battery capacity, or in other words the vacuum cleaner has a very low standby consumption. However, to use the vacuum cleaner, the BMS and electronics power supply must be restored. According to the invention this is to be made possible without a button / switch with its specific disadvantages.

Um dennoch ein schnelles und somit für den Benutzer komfortables Aufwachen zu gewährleisten, ist daher eine Aufweckschaltung vorgesehen. Diese umfasst einen Beschleunigungssensor, so dass bei Erfassen eines ersten Bewegungsmusters das BMS aus dem Schlafmodus aufgeweckt und in den Betriebsmodus versetzt werden kann. Der Staubsauger ist damit sofort einsatzbereit und kann - durch Bedienen der Leistungsregelung - verwendet werden. Der durch die Aufweckschaltung hervorgerufene Stromverbrauch kann sehr gering gehalten werden, so dass die Betriebszeit mit einer gegebenen Batterieladung gleichbleibt oder nur sehr geringfügig abnimmt.In order nevertheless to ensure a fast and thus comfortable waking for the user, therefore, a wake-up circuit is provided. This includes an acceleration sensor, so that when detecting a first movement pattern, the BMS can be woken up from the sleep mode and put into the operating mode. The vacuum cleaner is thus immediately ready for use and can be - by operating the power control - used. The power consumption caused by the wake-up circuit can be very high be kept low, so that the operating time with a given battery charge remains the same or only very slightly decreases.

Der Beschleunigungssensor ist in der Lage, einen Beschleunigungsverlauf zu erfassen, wie er beispielsweise auftritt, wenn der Benutzer den Staubsauger zur Hand nimmt, um ihn zu verwenden. Beispielsweise kann eine Beschleunigung in vertikaler Richtung nach oben, wie sie durch Aufheben des Saugers auftritt, dazu genutzt werden. Es sind aber grundsätzlich auch andere und/oder komplexe Bewegungsmuster denkbar, die genutzt werden, um den Wunsch eines Benutzers zu erkennen, den Sauger in Kürze zu verwenden. Beispielsweise kann bei Lagerung des Saugers in einer Wandhalterung ein besonders charakteristischer Beschleunigungsverlauf das Entnehmen aus der Halterung anzeigen, da der Entnahmevorgang eine bestimmte Bewegung erfordert. Beispielsweise kann dies erfasst werden, indem erkannt wird, dass sich die Lage des aus Sicht des Beschleunigungssensors erfassten Erdmittelpunktes verändert.The acceleration sensor is capable of detecting an acceleration history such as occurs when the user picks up the vacuum cleaner to use it. For example, an acceleration in a vertical upward direction, as it occurs by lifting the nipple to be used. In principle, however, other and / or complex movement patterns are also conceivable, which are used to detect a user's desire to use the nipple in the near future. For example, when storing the nipple in a wall mount, a particularly characteristic course of the acceleration can indicate removal from the mount, since the removal process requires a certain movement. For example, this can be detected by recognizing that the position of the center of the earth detected from the perspective of the acceleration sensor changes.

Gemäß einer Ausführungsform ist die Aufweckschaltung weiter dazu eingerichtet, basierend auf einem von dem Beschleunigungssensor erfassten zweiten Beschleunigungsmuster das Batterie-Management-System (BMS) von dem Betriebsmodus in den Schlafmodus umzuschalten.According to one embodiment, the wake-up circuit is further configured to switch the battery management system (BMS) from the operation mode to the sleep mode based on a second acceleration pattern detected by the acceleration sensor.

Mit dieser Ausführungsform kann eine zusätzliche Sicherheitsfunktion realisiert werden. Tritt während des Betriebs eine Beschleunigung auf, die ein Fallenlassen, einen Sturz oder ein Umkippen des Staubsaugers anzeigt, kann die Stromversorgung unterbrochen werden. Dies verhindert, dass in Folge des Auftreffens auf den Boden hervorgerufene Defekte zu weiteren Beschädigungen führen. Beispielsweise könnte es durch den Sturz zu einem mechanischen Defekt an stromführenden Leitungen kommen oder es könnten ungewollt Bedienelemente betätigt werden. Würde die Stromversorgung nicht unterbrochen, könnte dies zu einem Kabelbrand, einem selbständigen Losfahren eines Staubsaugers mit Bodenbürste oder zumindest zu einem unerwünschten Ansaugen von Gegenständen führen. Wird die Stromversorgung jedoch gemäß dieser Ausführungsform bei Erfassen eines Sturzereignisses unterbrochen, können diese Gefahren vermieden werden.With this embodiment, an additional safety function can be realized. If an acceleration occurs during operation indicating a drop, a fall or a tip over of the vacuum cleaner, the power supply may be cut off. This prevents defects caused as a result of hitting the ground resulting in further damage. For example, it could come through the fall to a mechanical defect on live lines or it could unintentionally controls are operated. If the power supply were not interrupted, this could lead to a cable fire, a self-starting a vacuum cleaner with floor brush or at least to an unwanted suction of objects. However, if the power supply is interrupted in detecting a fall event according to this embodiment, these hazards can be avoided.

Ebenfalls kann mit dieser Ausführungsform die Abschaltung des BMS realisiert werden. Wird beispielsweise für eine bestimmte Zeit das Muster "keine Beschleunigung" erfasst, während der Motor des Saugers nicht in Betrieb ist, kann eine Abschaltung erfolgen, um die Batterie zu schonen.Also, with this embodiment, the shutdown of the BMS can be realized. For example, if the pattern "no acceleration" is detected for a certain time while the engine of the nipple is not operating, shutdown may occur to save the battery.

Gemäß einer Ausführungsform ist die Aufweckschaltung weiter dazu eingerichtet, nach einem Umschalten von dem Betriebsmodus in den Schlafmodus, das auf einem erfassten zweiten Bewegungsmuster basiert, ein nachfolgendes Umschalten von dem Schlafmodus in den Betriebsmodus, das auf einem erfassten ersten Bewegungsmuster basiert, für eine vorgegebene Zeitspanne zu unterdrücken.According to an embodiment, the wake-up circuit is further configured to, after switching from the operation mode to the sleep mode based on a detected second movement pattern, subsequently switch from the sleep mode to the operation mode based on a detected first movement pattern for a predetermined period of time to suppress.

Mit dieser Ausführungsform kann die Sicherheitsabschaltung in Folge eines erkannten Sturzes weiter verbessert werden. Es ist denkbar, dass kurz nach einem Sturzereignis oder gar während eines länger dauernden Sturzes, etwa eine Treppe hinunter, Beschleunigungsmuster auftreten, die zu einem erneuten Einschalten der Stromversorgung führen würden. Beispielweise könnte bei einem Sturz nach dem Auftreffen auf den Boden ein "Zurückprallen" erfolgen, oder nach einem Umkippen ein "Hin- und Herpendeln", was von der Aufweckschaltung dann fälschlicherweise als Anheben des Saugers erkannt werden könnte. Ein erneutes Einschalten in diesem Moment wäre ersichtlich nicht gewünscht. Indem das erneute Einschalten für eine vorgegebene Zeitspanne unterdrückt wird, kann dem wirksam entgegengewirkt werden.With this embodiment, the safety shutdown can be further improved as a result of a detected fall. It is conceivable that shortly after a fall event or even during a long-lasting fall, for example down a flight, acceleration patterns would occur which would lead to a renewed switching on of the power supply. For example, in a fall after hitting the ground, a "rebound" could occur, or after a tip over, a "back and forth," which could then be erroneously recognized by the waking circuit as lifting the nipple. A restart at this moment would obviously not be desired. By suppressing the restarting for a predetermined period of time, this can be effectively counteracted.

Gemäß einer Ausführungsform ist die Aufweckschaltung weiter dazu eingerichtet, dass ein nachfolgendes Umschalten von dem Schlafmodus in den Betriebsmodus mindestens so lange unterdrückt wird, bis eine Mindestzeitspanne verstrichen ist, in der keine Beschleunigungen erfasst werden.According to one embodiment, the wake-up circuit is further configured to suppress subsequent switching from the sleep mode to the operating mode at least until a minimum amount of time has passed in which no accelerations are detected.

Mit dieser Ausführungsform kann sichergestellt werden, dass ein Sturzereignis tatsächlich beendet ist. Das erneute Einschalten der Stromversorgung wird dabei so lange unterbunden, bis für eine vorgegebene Zeit keine Beschleunigungen erfasst werden. Damit ist sichergestellt, dass sich der Staubsauger im Stillstand befindet, also beispielsweise die gesamte Treppe heruntergefallen ist und nicht mehr weiter fällt, oder nach dem Umkippen nicht weiter rollt/kippelt.With this embodiment, it can be ensured that a fall event has actually ended. The renewed switching on of the power supply is thereby inhibited until no accelerations are detected for a predetermined time. This ensures that the vacuum cleaner is at a standstill, so for example, the entire staircase has fallen down and no longer falls, or after tipping over does not roll / tilts.

Gemäß einem zweiten Aspekt wird ein Staubsauger bereitgestellt, umfassend:

  • ein Gebläse;
  • einen Steuer- und Leistungsteil (SLT) zur Ansteuerung des Gebläses;
  • ein Batteriepack mit einem Batterie-Management-System (BMS);
  • einer Aufweckschaltung mit einem Beschleunigungssensor;
wobei
  • das Batterie-Management-System (BMS) mindestens einen Betriebsmodus, in dem Batteriestrom für das Steuer- und Leistungsteil (SLT) zur Verfügung gestellt wird, und einen Schlafmodus aufweist, in dem kein Batteriestrom für das Steuer- und Leistungsteil (SLT) zur Verfügung gestellt wird; und
  • die Aufweckschaltung dazu eingerichtet ist, basierend auf einem von dem Beschleunigungssensor erfassten ersten Beschleunigungsmuster das Batterie-Management-System (BMS) von dem Schlafmodus in den Betriebsmodus umzuschalten.
According to a second aspect, there is provided a vacuum cleaner comprising:
  • a fan;
  • a control and power unit (SLT) for controlling the blower;
  • a battery pack with a battery management system (BMS);
  • a wake-up circuit with an acceleration sensor;
in which
  • the battery management system (BMS) has at least one operating mode in which battery power is provided to the control and power unit (SLT) and a sleep mode in which no battery power is available to the control and power unit (SLT) is provided; and
  • the wake-up circuit is configured to switch the sleep management mode to the operation mode based on a first acceleration pattern detected by the acceleration sensor, from the sleep mode to the battery management system (BMS).

Gemäß einer Ausführungsform ist die Aufweckschaltung weiter dazu eingerichtet, basierend auf einem von dem Beschleunigungssensor erfassten zweiten Beschleunigungsmuster das Batterie-Management-System (BMS) von dem Betriebsmodus in den Schlafmodus umzuschalten.According to one embodiment, the wake-up circuit is further configured to switch the battery management system (BMS) from the operation mode to the sleep mode based on a second acceleration pattern detected by the acceleration sensor.

Gemäß einer Ausführungsform ist die Aufweckschaltung weiter dazu eingerichtet, nach einem Umschalten von dem Betriebsmodus in den Schlafmodus, das auf einem erfassten zweiten Bewegungsmuster basiert, ein nachfolgendes Umschalten von dem Schlafmodus in den Betriebsmodus, das auf einem erfassten ersten Bewegungsmuster basiert, für eine vorgegebene Zeitspanne zu unterdrücken.According to an embodiment, the wake-up circuit is further configured to, after switching from the operation mode to the sleep mode based on a detected second movement pattern, subsequently switch from the sleep mode to the operation mode based on a detected first movement pattern for a predetermined period of time to suppress.

Gemäß einer Ausführungsform ist der Staubsauger ein Handstaubsauger. Alternativ kann der Staubsauger aber auch ein batteriebetriebener Bodenstaubsauger sein.According to one embodiment, the vacuum cleaner is a hand vacuum cleaner. Alternatively, the vacuum cleaner can also be a battery-powered vacuum cleaner.

Kurze Beschreibung der FigurenBrief description of the figures

Figur 1FIG. 1
zeigt ein Blockschaltbild eines Handstaubsaugers gemäß dem Stand der Technik; undshows a block diagram of a hand vacuum cleaner according to the prior art; and
Figur 2FIG. 2
zeigt ein Blockschaltbild eines Handstaubsaugers gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.shows a block diagram of a hand vacuum cleaner according to an embodiment of the present invention.
Detaillierte Beschreibung der ErfindungDetailed description of the invention

Ein herkömmlicher Handstaubsauger 1 umfasst in schematischer Darstellung die in Figur 1 dargestellten Komponenten. Ein Batteriepack 2 zur Stromversorgung des Saugers besteht in der Regel aus mehreren Batteriezellen, beispielsweise auf Lithium-Ionen-Basis. Das Batteriepack 2 weist ein Batterie-Management-System BMS auf. Das BMS kann eine oder mehrere Funktionen aufweisen wie:

  • Zellenschutz
  • Ladekontrolle
  • Lastmanagement
  • Bestimmung des Ladezustandes
  • Bestimmung des Zellenzustandes (Alterung, Restkapazität, Innenwiderstand etc.)
  • Balance zwischen den Zellen
  • Kommunikation
  • Thermomanagement
A conventional hand vacuum cleaner 1 comprises a schematic representation of the in FIG. 1 illustrated components. A battery pack 2 for powering the nipple is usually made up of several battery cells, for example, lithium-ion-based. The Battery pack 2 has a battery management system BMS. The BMS can have one or more functions, such as:
  • cell protection
  • charge control
  • load management
  • Determining the state of charge
  • Determination of the cell condition (aging, residual capacity, internal resistance, etc.)
  • Balance between the cells
  • communication
  • thermal management

Das BMS ist mit dem Batteriepack bzw. dem Akku verbunden und liefert über eine Spannungsversorgungsleitung 6 die Spannungsversorgung für ein Steuer- und Leistungsteil SLT, welches den Motor 4 des Gebläses steuert. Das SLT versorgt auch Bedien- und Anzeigeelemente des Staubsaugers mit Strom, wie Leistungseinstellung, Betriebsanzeige etc. Zusätzlich zu der Spannungsversorgungsleitung 6 ist das BMS mit dem SLT über einen Bus 8 verbunden, um eine Kommunikation zu ermöglichen, um zum Beispiel den Ladezustand und andere Informationen zu übermitteln.The BMS is connected to the battery pack or the battery and supplies via a power supply line 6, the power supply for a control and power part SLT, which controls the motor 4 of the fan. The SLT also supplies power to operating and display elements of the vacuum cleaner, such as power setting, power indicator, etc. In addition to the power supply line 6, the BMS is connected to the SLT via a bus 8 to allow communication, for example, state of charge and other information to convey.

Wenn der Sauger 1 betrieben wird, sind BMS und SLT aktiv. Wird der Sauger 1 nicht betrieben, schaltet sich das BMS ab und unterbricht die Stromversorgung zum SLT. So wird ein unnötiges Entladen des Akkus verhindert. Soll der Sauger wieder betrieben werden, benötigt das BMS aber ein Aufwecksignal. Über dieses Aufwecksignal schaltet sich das BMS ein und versorgt das SLT wieder mit Strom, sodass der Sauger 1 betrieben werden kann. Es wäre im Grunde denkbar, das BMS dauerhaft aktiv zu lassen, dann könnte auf das Aufwecksignal verzichtet werden. Allerdings würde dies die Batterie 2 in kurzer Zeit entladen. Dies ist somit nicht praktikabel.When vacuum cleaner 1 is operated, BMS and SLT are active. If the vacuum cleaner 1 is not operated, the BMS switches off and interrupts the power supply to the SLT. This prevents unnecessary discharging of the battery. If the vacuum cleaner is to be operated again, however, the BMS requires a wake-up signal. This wake-up signal turns on the BMS and supplies the SLT with power again so that the vacuum cleaner 1 can be operated. It would be conceivable to leave the BMS permanently active, then the wake-up signal could be dispensed with. However, this would discharge the battery 2 in a short time. This is therefore not practical.

Eine herkömmliche Lösung besteht daher darin, das Aufwecksignal mittels eines Schalters bzw. Tasters 10 bereitzustellen. Dafür ist allerdings ein weiteres Bauteil inklusive zugehöriger Verkabelung erforderlich. Dies erhöht zwangsläufig die Kosten des Staubsaugers. Weiterhin wird das Defektrisiko erhöht, da bei Versagen des Tasters und/oder der Verkabelung der Staubsauger nicht mehr funktionsfähig ist. Der Taster bildet außerdem eine mögliche Eintrittsöffnung für Feuchtigkeit oder Schmutz, aufgrund des nötigen Durchbruchs im Gehäuse kann auch die Stabilität des Geräts leiden. Ferner würde ein solcher Schalter einen Eintritts-/Austrittspunkt für elektrische Störungen/Gefährdungen wie etwa elektrostatische Entladungen (ESD) bilden.A conventional solution is therefore to provide the wake-up signal by means of a switch or button 10. However, this requires a further component including associated cabling. This inevitably increases the cost of the vacuum cleaner. Furthermore, the risk of failure is increased, since in case of failure of the probe and / or wiring of the vacuum cleaner is no longer functional. The button also provides a potential entry point for moisture or dirt, due to the necessary breakthrough in the housing may also suffer the stability of the device. Furthermore, such a switch would have an entry / exit point for electrical faults / hazards such as electrostatic discharge (ESD).

Weitere negative Folgen einer solchen schalterbasierten Aufwecklösung sind erhöhtes Gewicht und verringerter Bauraum für andere Komponenten oder alternativ größeres Volumen des Saugers, was gerade bei handgeführten batteriebetriebenen Geräten nachteilig ist. Schließlich wird die Gestaltungsfreiheit des Geräts eingeschränkt, da der Taster möglichst an einer griffgünstigen Position angebracht werden muss, was auch die Optik des Geräts stören kann.Other negative consequences of such a switch-based awakening solution are increased weight and space for other components or alternatively larger volume of the nipple, which is disadvantageous especially for hand-held battery-powered devices. Finally, the freedom of design of the device is limited, since the button must be attached as possible to a convenient position, which can also interfere with the appearance of the device.

Ein Handstaubsauger 11 gemäß der Erfindung umfasst daher neben den Komponenten wie in Figur 1 beschrieben weiterhin eine Aufweckschaltung 12 mit einem Beschleunigungssensor 14. Der Beschleunigungssensor 14 ermöglicht es der Aufweckschaltung, das typische Beschleunigungsmuster beispielsweise eines Aufhebens des Handstaubsaugers 11 oder Entnehmen des Saugers aus einer Halterung zu erfassen. Wird ein solches Muster erfasst, weckt die Aufweckschaltung 12 das BMS aus dem Standby bzw. Schlafmodus, das SLT wird mit Spannung versorgt und der Handstaubsauger 11 ist verzögerungsfrei betriebsbereit.A hand vacuum cleaner 11 according to the invention therefore comprises, in addition to the components as in FIG. 1 also described a waking circuit 12 with an acceleration sensor 14. The acceleration sensor 14 allows the wake-up circuit to detect the typical acceleration pattern of, for example, lifting the hand vacuum cleaner 11 or removing the nipple from a holder. If such a pattern is detected, the wake-up circuit 12 wakes the BMS from standby or sleep mode, the SLT is supplied with power and the hand vacuum cleaner 11 is ready to operate without delay.

In weiteren Ausführungsformen kann die Aufweckschaltung 12 ferner dazu eingerichtet sein, das typische Beschleunigungsmuster eines Sturzes des Handstaubsaugers mit dem Beschleunigungssensor 14 zu erfassen. Wird ein solches Muster erfasst, kann das BMS vom Betriebsmodus in den Schlafmodus versetzt werden, um die Spannungsversorgung des SLT zu unterbrechen. Damit kann wirksam verhindert werden, dass sturzbedingte Schäden an der Verkabelung zu Folgeschäden bis hin zum Kabelbrand führen. Selbst ohne sturzbedingte Schäden könnte ein heruntergefallener Handstaubsauger unerwünscht reagieren, etwa, wenn durch den Sturz Bedienelemente wie die Leistungsregelung unbeabsichtigt betätigt werden. Dadurch könnten ungewollt Gegenstände eingesaugt werden, oder bei Vorhandensein einer Bodenbürste könnte der Handstaubsauger auch unkontrolliert losfahren. Das wird durch eine Abschaltung bei einem erkannten Sturz sicher verhindert.In further embodiments, the wake-up circuit 12 may be further configured to detect the typical acceleration pattern of a fall of the hand-held vacuum cleaner with the acceleration sensor 14. If such a pattern is detected, the BMS may be put into sleep mode from the operating mode to interrupt the power supply of the SLT. This can effectively prevent crash-related damage to the cabling resulting in consequential damage to the cable fire. Even without fall-related damage, a fallen-down hand vacuum cleaner could react undesirably, for example, if the fall causes operating elements such as the power control to be actuated unintentionally. This could unwanted objects be sucked in, or in the presence of a floor brush, the hand vacuum cleaner could go off uncontrollably. This is safely prevented by a shutdown in case of a detected fall.

Die Betriebssicherheit kann noch weiter gesteigert werden, wenn ein erneutes Einschalten erst nach einer Sicherheitsfrist ermöglicht wird. Die Sicherheitsfrist kann statisch vorgegeben werden. Es kann aber auch mittels des Beschleunigungssensors 14 erfasst werden, ob für eine Mindestzeitspanne keine Beschleunigungen auftreten. Damit kann sicher davon ausgegangen werden, dass der Handstaubsauger nach einem Sturz wieder stillsteht. Ansonsten könnte etwa ein langsames Herabrollen von einer Treppe mit mehreren Stufen, ein Hin- und Herpendeln bei einem Umkippen oder auch das Zurückprallen vom Boden bei einem Sturz zu einem unbeabsichtigten Einschalten führen, da fälschlicherweise ein Beschleunigungsmuster als Anheben durch einen Benutzer erkannt wird.Operational safety can be increased even further if a restart is only possible after a safety period. The safety period can be specified statically. However, it can also be detected by means of the acceleration sensor 14, whether no accelerations occur for a minimum period of time. This can safely be assumed that the hand vacuum cleaner is resting again after a fall. Otherwise, it could be a slow roll down from a staircase with several levels, a back and forth in a tip over or rebounding from the floor in a fall to a unintentional switching on, as an acceleration pattern is erroneously recognized as being lifted by a user.

Weiterhin kann auch eine Abschaltung erfolgen, wenn - bei nicht aktivem Motor - für eine Zeitspanne keine Beschleunigung erfasst wird. Dies ermöglicht ein schnelles Zurückkehren in den batterieschonenden Standbyzustand.Furthermore, a shutdown can take place if - when the motor is not active - no acceleration is detected for a period of time. This allows a quick return to the battery-saving standby state.

Claims (9)

Batteriepack für einen Staubsauger, umfassend: - ein Batterie-Management-System (BMS); - eine Aufweckschaltung mit einem Beschleunigungssensor;
wobei - das Batterie-Management-System (BMS) mindestens einen Betriebsmodus, in dem Batteriestrom für den Staubsauger zur Verfügung gestellt wird, und einen Schlafmodus aufweist, in dem kein Batteriestrom für den Staubsauger zur Verfügung gestellt wird; und - die Aufweckschaltung dazu eingerichtet ist, basierend auf einem von dem Beschleunigungssensor erfassten ersten Beschleunigungsmuster das Batterie-Management-System (BMS) von dem Schlafmodus in den Betriebsmodus umzuschalten. Battery pack for a vacuum cleaner, comprising: - a battery management system (BMS); a wake-up circuit with an acceleration sensor;
in which the battery management system (BMS) has at least one operating mode in which battery power for the vacuum cleaner is provided, and a sleep mode in which no battery power is provided for the vacuum cleaner; and - The wake-up circuit is configured to switch from the sleep mode to the operating mode based on a detected by the acceleration sensor first acceleration pattern, the battery management system (BMS). Batteriepack nach Anspruch 1, wobei die Aufweckschaltung weiter dazu eingerichtet ist, basierend auf einem von dem Beschleunigungssensor erfassten zweiten Beschleunigungsmuster das Batterie-Management-System (BMS) von dem Betriebsmodus in den Schlafmodus umzuschalten.The battery pack of claim 1, wherein the wake-up circuit is further configured to switch the battery management system (BMS) from the operating mode to the sleep mode based on a second acceleration pattern detected by the acceleration sensor. Batteriepack nach Anspruch 2, wobei die Aufweckschaltung weiter dazu eingerichtet ist, nach einem Umschalten von dem Betriebsmodus in den Schlafmodus, das auf einem erfassten zweiten Bewegungsmuster basiert, ein nachfolgendes Umschalten von dem Schlafmodus in den Betriebsmodus, das auf einem erfassten ersten Bewegungsmuster basiert, für eine vorgegebene Zeitspanne zu unterdrücken.The battery pack of claim 2, wherein the wake-up circuit is further configured to switch from the sleep mode to the operate mode based on a detected first movement pattern after switching from the operation mode to the sleep mode based on a detected second movement pattern to suppress a predetermined period of time. Batteriepack nach Anspruch 3, wobei die Aufweckschaltung weiter dazu eingerichtet ist, dass ein nachfolgendes Umschalten von dem Schlafmodus in den Betriebsmodus mindestens so lange unterdrückt wird, bis eine Mindestzeitspanne verstrichen ist, in der keine Beschleunigungen erfasst werden.The battery pack of claim 3, wherein the wake-up circuit is further configured to suppress subsequent switching from the sleep mode to the operating mode at least until a minimum amount of time has passed in which no accelerations are detected. Staubsauger, umfassend: - ein Gebläse; - einen Steuer- und Leistungsteil (SLT) zur Ansteuerung des Gebläses; - ein Batteriepack mit einem Batterie-Management-System (BMS); - einer Aufweckschaltung mit einem Beschleunigungssensor;
wobei - das Batterie-Management-System (BMS) mindestens einen Betriebsmodus, in dem Batteriestrom für das Steuer- und Leistungsteil (SLT) zur Verfügung gestellt wird, und einen Schlafmodus aufweist, in dem kein Batteriestrom für das Steuer- und Leistungsteil (SLT) zur Verfügung gestellt wird; und - die Aufweckschaltung dazu eingerichtet ist, basierend auf einem von dem Beschleunigungssensor erfassten ersten Beschleunigungsmuster das Batterie-Management-System (BMS) von dem Schlafmodus in den Betriebsmodus umzuschalten. Vacuum cleaner, comprising: a blower; - A control and power unit (SLT) for controlling the blower; a battery pack with a battery management system (BMS); a wake-up circuit with an acceleration sensor;
in which the battery management system (BMS) has at least one operating mode in which battery power is provided for the control and power unit (SLT) and has a sleep mode in which no battery current is available to the control and power unit (SLT) Is made available; and - The wake-up circuit is configured to switch from the sleep mode to the operating mode based on a detected by the acceleration sensor first acceleration pattern, the battery management system (BMS). Staubsauger nach Anspruch 5, wobei die Aufweckschaltung weiter dazu eingerichtet ist, basierend auf einem von dem Beschleunigungssensor erfassten zweiten Beschleunigungsmuster das Batterie-Management-System (BMS) von dem Betriebsmodus in den Schlafmodus umzuschalten.The vacuum cleaner according to claim 5, wherein the wake-up circuit is further configured to switch the battery management system (BMS) from the operation mode to the sleep mode based on a second acceleration pattern detected by the acceleration sensor. Staubsauger nach Anspruch 6, wobei die Aufweckschaltung weiter dazu eingerichtet ist, nach einem Umschalten von dem Betriebsmodus in den Schlafmodus, das auf einem erfassten zweiten Bewegungsmuster basiert, ein nachfolgendes Umschalten von dem Schlafmodus in den Betriebsmodus, das auf einem erfassten ersten Bewegungsmuster basiert, für eine vorgegebene Zeitspanne zu unterdrücken.The vacuum cleaner of claim 6, wherein the wake-up circuit is further configured to, after switching from the operation mode to the sleep mode based on a detected second movement pattern, subsequently switch from the sleep mode to the operation mode based on a detected first movement pattern to suppress a predetermined period of time. Staubsauger nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei die Aufweckschaltung weiter dazu eingerichtet ist, dass ein nachfolgendes Umschalten von dem Schlafmodus in den Betriebsmodus mindestens so lange unterdrückt wird, bis eine Mindestzeitspanne verstrichen ist, in der keine Beschleunigungen erfasst werden.Vacuum cleaner according to one of claims 5 to 7, wherein the wake-up circuit is further adapted to that a subsequent switching from the sleep mode is suppressed in the operating mode at least until a minimum period has passed in which no accelerations are detected. Staubsauger nach einem der Ansprüche 5 bis 8, wobei der Staubsauger ein Handstaubsauger ist.Vacuum cleaner according to one of claims 5 to 8, wherein the vacuum cleaner is a hand vacuum cleaner.
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