KR101196059B1 - 자동 청소기의 충전 시스템 - Google Patents

자동 청소기의 충전 시스템 Download PDF

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권혁민
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엘지전자 주식회사
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Abstract

본 발명은 자동 청소기의 충전 시스템에 관한 것으로서, 상세하게는 자동 청소기가 충전 장치에 접속된 경우에만 충전 장치의 충전 단자에 전원이 공급되어 배터리의 충전이 수행되는 자동 청소기의 충전 시스템에 관한 것이다.
본 발명에 따른 자동 청소기의 충전 시스템은 충전 단자가 구비되는 충전 장치; 상기 충전 단자에 스스로 접속하여 내부에 구비되는 배터리가 충전되도록 하는 자동 청소기; 및 상기 자동 청소기에 구비되어, 상기 자동 청소기가 상기 충전 단자에 접속된 상태에서만 상기 충전 단자로 전원이 공급되도록 하는 충전 제어부가 포함된다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 의하면, 상기 자동 청소기가 상기 충전 장치에 복귀한 상태에서만 충전 장치의 충전 단자로 전원이 공급되어 배터리의 충전이 수행됨에 따라 사용자의 부주의로 인한 감전 사고가 미연에 방지될 수 있는 효과가 있다.
자동 청소기, 충전 장치, 충전 제어부

Description

자동 청소기의 충전 시스템{Charging system of automatic cleaner}
도 1은 자동 청소기와 충전 장치로 구성되는 자동 청소기의 충전 시스템을 보여주는 도면.
도 2는 상기 자동 청소기의 내부 구성을 보여주는 사시도.
도 3은 상기 자동 청소기에 구비되는 충전 제어부에 의해서 배터리가 충전되는 원리를 간략하게 보여주는 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 자동 청소기 120 : 단자부
170 : 배터리 190 : 충전 제어부
200 : 충전 장치 230 : 충전 단자
본 발명은 자동 청소기의 충전 시스템에 관한 것으로서, 상세하게는 자동 청소기가 충전 장치에 접속된 경우에만 충전 장치의 충전 단자에 전원이 공급되어 배터리의 충전이 수행되는 자동 청소기의 충전 시스템 및 충전 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로 청소기는 본체 내부에 장착되는 진공 모터에 의하여 발생되는 진공압을 이용하여, 먼지 등의 이물질이 포함되어 있는 공기를 흡입한 다음, 본체 내부에서 이물을 필터링하는 장치이다.
이러한 청소기는 사용자에 의해 직접 조작되는 수동 청소기와 사용자의 조작없이 스스로 청소를 수행하는 자동 청소기로 분류된다.
한편, 일반적인 자동 청소기는 충전된 배터리를 동력원으로 하여, 입력된 프로그램을 따라 청소하고자 하는 구역의 바닥을 이동하면서 스스로 청소를 수행하는 장치로서, 청소 시간을 단축하면서 편리함을 추구하는 현대인의 생활 욕구에 맞춰 여러 형태로 개발 및 사용되어지고 있다.
이러한, 자동 청소기는 본체에 설치된 센서를 통하여 벽이나 장애물로 둘러싸인 청소 영역의 외곽을 주행하여 청소할 영역을 결정하고 결정된 청소 영역을 청소하기 위한 청소 경로를 계획한다.
그런 다음, 바퀴의 회전수 및 회전 각도를 검출하는 센서를 통해 검출된 신호로부터 주행거리 및 현재 위치를 산출하면서 계획된 청소경로를 주행할 수 있도록 바퀴를 구동시킨다.
이러한 청소 과정에서 자동 청소기의 배터리의 전력이 소모된 경우 충전을 하여야 하며, 이에 따라 상기 자동 청소기에는 필요시 배터리를 충전시키기 위하여 실내의 바닥면에 구비되는 충전 장치와 접속되는 단자부가 구비되며, 상기 충전 장치에는 상기 단자부와 접속되는 충전 단자가 구비된다.
따라서, 상기 자동 청소기가 상기 충전 장치로 이동되어 상기 자동 청소기의 단자부가 상기 충전 장치의 충전 단자와 접속되면, 상기 충전 단자로부터 전류가 흘려 상기 배터리의 충전이 이루어지게 된다.
그런데, 종래의 충전 장치에는 상기 충전 단자가 외부로 노출되어 있고, 상기 충전 단자에는 항상 전류가 흐르고 있으므로, 사용자의 부주의로 인하여 상기 충전 단자를 만지는 경우 사용자가 감전될 수 있는 문제가 있다.
본 발명은 상기된 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 자동 청소기가 충전 장치에 접속된 경우에만 자동 청소기로 전류가 흘러 자동 청소기의 배터리의 충전이 이루어지도록 하는 자동 청소기의 충전 시스템을 제안하는 것을 목적으로 한다.
상기된 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 자동 청소기의 충전 시스템은 충전 단자가 구비되는 충전 장치; 및 상기 충전 단자에 스스로 접속하는 단자부를 구비하고, 상기 충전 단자와 단자부의 접속 시 배터리가 충전되도록 하는 자동 청소기를 포함하고, 상기 자동 청소기는, 자석을 포함하고, 상기 충전 장치는, 상기 자석에 의해서 온될 수 있는 리드스위치와, 상기 리드스위치가 온되는 경우 외부전원으로부터 전원을 공급받아 구동하는 릴레이와, 상기 릴레이가 구동하는 경우, 상기 충전 단자로 전원을 공급하는 충전 전원 공급부를 포함한다.
제안되는 바와 같은 본 발명에 의하면, 상기 자동 청소기가 상기 충전 장치에 복귀한 상태에서만 충전 장치의 충전 단자로 전원이 공급되어 배터리의 충전이 수행됨에 따라 사용자의 부주의로 인한 감전 사고가 미연에 방지될 수 있는 효과가 있다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 설명한다.
도 1은 자동 청소기와 충전 장치로 구성되는 자동 청소기의 충전 시스템을 보여주는 도면이고, 도 2는 상기 자동 청소기의 내부 구성을 보여주는 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 사상에 따른 자동 청소기의 충전 시스템은, 스스로 주행하면서 청소를 수행하는 자동 청소기(100)와, 상기 자동 청소기(100)에 전원을 공급하는 배터리(170)를 충전시키기 위한 충전 장치(200)가 포함된다.
상세히, 상기 자동 청소기(100)는 외관을 형성하는 본체(110)와, 상기 본체(110)의 내부에 구비되어 흡입력 발생시키는 흡입 장치(130)와, 상기 흡입 장치(130)의 구동에 의해 바닥의 먼지를 흡입하는 흡입부(미도시)와, 상기 흡입부에서 흡입된 공기 중의 이물을 집진하는 집진 장치(140)가 포함된다.
또한, 상기 자동 청소기(100)는 상기 본체(110)의 하부 양측에 구비되어 상기 자동 청소기(100)의 이동이 가능하도록 하는 구동 바퀴(150)(160)와, 상기 자동 청소기(100)의 작동을 제어하는 제어 장치(180)와, 상기 자동 청소기(100)에 전원을 공급하는 배터리(170)가 포함된다.
더욱 상세히, 상기 본체(110)에는 실내의 벽이나 장애물을 감지하는 장애물 센서(미도시)가 구비되어, 상기 자동 청소기(100)가 장애물을 회피하면서 주행할 수 있도록 한다.
그리고, 상기 본체(110)의 상측에는 상기 자동 청소기(100)의 작동을 조작할 수 있는 조작 버튼(116)과, 상기 자동 청소기(100)의 작동 상태 등을 표시하는 디스플레이부(114)가 형성된다.
또한, 상기 본체(110)의 대략 중앙부에는 흡입된 공기가 배출되는 배출구(112)가 형성된다.
한편, 상기 제어 장치(180)는 마이크로프로세서 및 소정의 데이터 저장 장치가 포함되어 자동 청소기(100)의 동작이 수행되도록 하는 장치이다.
이러한 상기 제어 장치(180)는 상기 배터리(170)의 잔량을 감지하여 상기 배터리(170)의 충전 여부를 판단하며, 상기 배터리(170)의 충전이 요구되는 경우, 상기 충전 장치(200)로부터 수신된 신호에 따라 상기 자동 청소기(100)가 상기 충전 장치(200)로 이동되도록 제어한다.
여기서, 상기 배터리(170)의 잔량을 감지하는 배터리 잔량 감지부가 별도로 구비될 수 있음은 물론이다.
그리고, 상기 구동 바퀴(150)(160)는 좌측 및 우측 바퀴(150)(160)가 포함되며, 상기 좌측 및 우측 바퀴(150)(160)는 상기 제어 장치(180)에 의해 작동되는 좌륜 모터(151)와 우륜 모터(161)가 각각 연결된다.
따라서, 상기 좌측 및 우측 바퀴(150)(160)가 별개의 모터에 의해 작동되도록 구성됨에 따라 상기 자동 청소기(100)의 주행 뿐만 아니라, 상기 자동 청소기(100)의 방향 전환이 자유롭게 이루어질 수 있게 된다.
즉, 상기 한 쌍의 구동 바퀴(150)(160)가 등속으로 회전되는 경우에는 동일한 속도로 자동 청소기(100)가 진행하게 된다. 반면, 어느 한쪽 바퀴가 다른 속도 로 회전되는 경우에는, 늦은 속도로 회전되는 바퀴 방향으로 자동 청소기(100)의 진행 방향이 바뀌게 된다.
한편, 상기 배터리(170)는 상기 자동 청소기(100)가 스스로 주행할 수 있도록 상기 자동 청소기(100)에 전원을 공급하는 역할을 한다.
그리고, 상기 배터리(100)의 충전은 상기 자동 청소기(100)가 상기 충전 장치(200)에 구비되는 한 쌍의 복귀유도센서(210)로부터 송출되는 신호를 수신하여 상기 충전 장치(200)로 복귀하여 이루어질 수 있다.
따라서, 상기 자동 청소기(100)에는 상기 복귀유도센서(210)의 신호를 수신하는 한 쌍의 신호수신센서(118)가 구비된다.
그리고, 상기 배터리(170)의 충전을 위하여, 상기 본체(110)의 전면에는 상기 충전 장치(200)에 구비되는 충전 단자(230)와 접속되는 단자부(120)가 구비된다. 그리고, 상기 단자부(120)는 상기 배터리(170)와 연결되어 있다.
또한, 상기 본체(110) 내부, 상세하게는 상기 단자부(120) 주위에는 상기 자동 청소기(100)가 상기 충전 장치(200)에 복귀된 상태 즉, 상기 단자부(120)와 충전 단자(230)가 접속한 상태에서만 상기 충전 단자(230)로부터 상기 단자부(120)로 전류가 흐르도록 하는 충전 제어부(190)가 구비된다. 상기 충전 제어부(190)에 대해서는 후술하기로 한다.
여기서, 상기 배터리(170)는 한 번의 충전시 상기 자동 청소기(100)가 장시간 청소를 수행할 수 있도록 함이 바람직하다.
이에 따라, 상기 배터리(170)는 리튬 폴리머 배터리(lithium polymer batteries)가 사용될 수 있으며, 이러한 리튬 폴리머 배터리는 니켈 수소 배터리 보다 대략 2배 내지 4배 정도의 수명을 가진다. 상기 리튬 폴리머 배터리는 외부 전원을 이용해 충전하는 고체 전해질 전지이며, 상기 전해질로는 고체 또는 젤 상태의 중합체(폴리머)가 사용된다.
한편, 상기 충전 장치(200)는 청소 수행으로 인하여 소모된 상기 자동 청소기(100)의 배터리(170)를 충전하는 역할을 수행한다.
그리고, 상기 충전 장치(200)의 내부 상측에는 상기 자동 청소기(100)의 신호수신센서(118)로 소정의 신호를 보내어 상기 충전 장치(200)의 위치를 알려줌으로써, 상기 자동 청소기(100)가 상기 충전 장치(200)로 복귀 가능하도록 하는 복귀유도센서(210)가 구비된다.
즉, 상기 복귀유도센서(210)는 소정의 신호를 송신하는 역할을 수행하며, 상기 신호수신센서(118)는 상기 복귀유도센서(210)로부터 송신된 신호를 수신하게 된다.
따라서, 상기 복귀유도센서(210)와 신호수신센서(118)의 상호 작용에 의해서 상기 자동 청소기(100)는 상기 충전 장치(200)의 위치 확인이 가능하게 된다.
그리고, 상기 충전 장치(200)의 전면에는 상기 자동 청소기(100)가 복귀된 상태에서 상기 자동 청소기(100)의 전면에 구비되는 단자부(120)와 접속되어 상기 단자부로 전 충전 단자(230)가 구비된다.
또한, 상기 충전 장치(200)의 저면에는 상기 자동 청소기(100)가 상기 충전 장치(200)로 복귀시, 상기 자동 청소기(100)의 단자부(120)와 상기 충전 장치(200) 의 충전 단자(230)의 접속이 원활히 수행될 수 있도록 가이드하는 가이드홈(214)이 형성된다.
또한, 상기 충전 장치(200)의 일측에는 상기 충전 장치(200)에 전원을 인가하기 위한 전원 코드(240)가 구비된다. 여기서, 상기 전원 코드(240)는 상기 충전 장치(200) 내부에 인입된 상태로 보관되고 길이 조절이 가능하도록 구비되어, 사용자의 필요시에 인출하여 사용하게 된다.
또한, 상치 충전 장치(200)는, 상기 충전 장치(200) 실내벽에 고정되도록 하는 고정 장치가 구비될 수 있다. 이러한 고정 장치는 상기 충전 장치의 설치 위치가 고정되도록 하여 상기 자동 청소기(100)의 복귀가 용이하도록 한다.
도 3은 상기 자동 청소기에 구비되는 충전 제어부에 의해서 배터리가 충전되는 원리를 간략하게 보여주는 도면이다.
도 3을 참조하면, 상기 자동 청소기(100)의 내부에는 상기 자동 청소기(100)가 상기 충전 장치(200)에 복귀하여 상기 자동 청소기(100)의 단자부(120)와 상기 충전 장치(200)의 충전 단자(230)가 접속된 경우에만 상기 충전 단자(230)에서 상기 단자부(120)로 전류가 흐르도록 제어하는 충전 제어부(190)가 포함된다.
한편, 상기 충전 장치(200)는 상기 자동 청소기(100)의 단자부(120)와 접속되는 충전 단자(230)와, 상기 충전 제어부(190)에 의해 온(on)/오프(off) 여부가 결정되는 리드 스위치(232)와, 상기 리드 스위치(232)의 온(on)/오프(off) 여부에 따라 구동이 조절되는 릴레이(236)와, 상기 리드 스위치(232)가 온(on)되는 경우 상기 단자부(120)로 전류를 공급하는 충전 전원 공급부(238)가 포함된다.
상세히, 상기 충전 제어부(190)로는 자석이 사용됨이 바람직하다. 따라서, 상기 리드 스위치(232)는 상기 자동 청소기(100)가 상기 충전 장치(200)로 복귀하여, 상기 자동 청소기(100)의 단자부(120)와 상기 충전 장치(200)의 충전 단자(230)가 접속하면 상기 자석의 자기력에 의해서 온(on)된다.
그리고, 상기 리드 스위치(232)는 상기 전원 코드(240)에 의해서 외부 전원과 연결되도록 구성된다.
따라서, 상기 리드 스위치(232)가 온(on)되면 상기 외부 전원으로부터 전원이 공급되어 상기 릴레이(236)가 구동되고, 상기 릴레이(236)의 구동에 의해서 상기 충전 전원 공급부(238)에서 상기 단자부(230)로 전원이 인가된다.
여기서, 상기 리드 스위치(232)를 통하여 상기 충전 전원 공급부(238)에서 전원을 공급하는 이유는 상기 리드 스위치(232)의 허용 전류가 낮기 때문에, 외부 전원으로부터 상기 충전 단자(230)로 전원을 직접 공급하지 않는 것이다.
이 때, 상기 자기력의 세기는 상기 단자부(120)와 충전 단자(230)가 접속한 경우에만 상기 리드 스위치(232)가 온(on)되는 값을 가짐이 바람직하다.
이러한 자기력의 세기는 상기 자석의 종류를 변경함으로써 달성되거나, 상기 자동 청소기(100)가 상기 충전 장치(200)에 복귀한 상태에서의 상기 자석과 리드 스위치(232)의 거리를 조절함으로써 달성될 수 있다.
여기서, 상기 외부 전원은 상용 교류 전원임은 물론이다.
이하에서는 상기와 같은 구성을 가지는 자동 청소기의 작동 및 상기 자동 청소기의 충전 시스템에 의해서 상기 자동 청소기의 배터리의 충전이 수행되는 과정 을 설명한다.
먼저, 사용자의 조작에 의하여 상지 자동 청소기(100)로 동작 명령이 입력되면, 충전된 배터리(170)를 동력원으로 하여 상기 흡입 장치(130)에서 흡입력이 발생된다. 그러면, 상기 자동 청소기(100)의 저면에 형성된 흡입부 측으로 흡입력이 전달되어 바닥면의 이물이 상기 흡입부로 흡입된다.
그리고, 상기 구동 바퀴(150)(160)가 회전되어 상기 자동 청소기(100)가 피청소면을 주행하면서 청소를 수행하게 된다.
한편, 상기 자동 청소기(100)가 청소 영역에서 청소 수행을 완료하거나, 청소중 상기 자동 청소기(100)의 배터리(170)의 소모량이 많아서 충전이 필요하게 되면, 상기 신호수신센서(118)는 상기 충전 장치(200)의 복귀유도센서(210)로부터 송신된 소정의 신호를 수신하여 상기 충전 장치(200)의 위치를 감지한다.
그러면, 상기 제어 장치(180)에 의해서 상기 자동 청소기(100)가 상기 충전 장치(200)로 복귀되도록 제어된다. 이렇게 상기 자동 청소기(100)가 상기 충전 장치(200)로 복귀되는 중에는 지속적으로 상기 복귀유도센서(210) 및 신호수신센서(118)의 상호 작용이 이루어져, 상기 자동 청소기(100)가 상기 충전 장치(200)로 정확하게 복귀되도록 한다.
그리고, 상기 자동 청소기(100)가 상기 충전 장치(200)로 복귀하면, 상기 자동 청소기(100)의 단자부(120)와 상기 충전 장치(200)의 충전 단자(230)가 접속하게 된다.
그러면, 상기 자동 청소기(200)의 충전 제어부(190), 즉 자석에 의해서 상기 리드 스위치(232)가 온(on)된다. 여기서, 상기 단자부(120)와 충전 단자(230)가 접속되지 않은 상태에서는 상기 리스 스위치(232)는 오프(off)된 상태가 유지되고, 이에 따라 상기 충전 전원 공급부(238)에서 상기 단자부(230)로 전류가 흐르지 않은 상태가 유지된다.
그리고, 상기 리드 스위치(232)가 온(on)되면 상기 전원 코드(240)를 통하여 상기 외부 전원으로부터 상기 충전 장치(200)로 전원이 공급되고, 상기 외부 전원으로부터 공급된 전원에 의해서 상기 릴레이(236)가 구동된다. 그리고, 상기 릴레이(236)가 구동되면, 상기 충전 전원 공급부(238)에서 상기 충전 단자(230)로 전원이 공급되어 상기 배터리(170)의 충전이 시작되게 된다.
한편, 상기 자동 청소기(100)의 배터리(170)의 충전이 완료되면, 상기 자동 청소기(100)는 계속 청소를 수행하거나 상기 충전 장치(200)에 복귀된 상태를 유지할 수 있다.
이 때, 상기 자동 청소기(100)가 계속 청소를 수행하기 위하여 상기 충전 장치로부터 이탈하면, 상기 단자부(120)와 충전 단자(230)의 접속이 해제된다. 그러면, 상기 리드 스위치(232)를 온(on)시키기 위한 상기 자석의 자기력이 제거되어 상기 리드 스위치(232)가 오프되고, 상기 충전 단자(230)로의 전원 공급이 중단된다.
상기와 같은 본 발명에 따른 자동 청소기의 충전 시스템 및 그 제어방법에 의하면, 상기 자동 청소기가 상기 충전 장치에 복귀한 상태에서만 충전 장치의 충 전 단자로 전원이 공급되어 배터리의 충전이 수행됨에 따라 사용자의 부주의로 인한 감전 사고가 미연에 방지될 수 있는 효과가 있다.
또한, 상기 자동 청소기가 상기 충전 장치에 복귀한 상태에서만 상기 배터리의 충전이 수행되어, 방전에 의해 발생되는 전력 손실을 저감시킬 수 있다.

Claims (5)

  1. 충전 단자가 구비되는 충전 장치; 및
    상기 충전 단자에 스스로 접속하는 단자부를 구비하고, 상기 충전 단자와 단자부의 접속 시 배터리가 충전되도록 하는 자동 청소기를 포함하고,
    상기 자동 청소기는, 자석을 포함하고,
    상기 충전 장치는, 상기 자석에 의해서 온될 수 있는 리드스위치와, 상기 리드스위치가 온되는 경우 외부전원으로부터 전원을 공급받아 구동하는 릴레이와,
    상기 릴레이가 구동하는 경우, 상기 충전 단자로 전원을 공급하는 충전 전원 공급부를 포함하는 자동 청소기의 충전 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 단자부가 상기 충전 단자에서 이격되면,
    상기 리드 스위치는 오프되는 자동 청소기의 충전 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 충전 전원 공급부는 상기 릴레이에 연결되는 자동 청소기의 충전 시스템.
  4. 삭제
  5. 삭제
KR1020060043807A 2006-05-16 2006-05-16 자동 청소기의 충전 시스템 KR101196059B1 (ko)

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