于下面将解释的原因，控制器24调整占空比的量不仅取决于电流变化，还取决于电源电压的幅度。
[0060]当开关40被闭合时，跨开关40和电流传感器42的电压降正比于电机电流，即Vdrop=1 x(Rswitch+Rsensor)。然而，当开关40被断开时，跨开关40和电流传感器42的电压降为零，即Vdrcip = 0。电压降(在P丽信号的每个周期上平均)由此正比于电机电流和P丽信号的占空比两者成正比，即
[0061]Vdrop=I x(Rswitch+R sensor )x duty cycle
[0062]占空比由电源电压的幅度限定。因此，当响应于电机电流调整占空比时，控制器24还考虑电源电压的幅度。也就是说，对于电机电流中的给定变化，控制器24调整占空比一取决于电源电压幅度的量。更具体地，响应于较低的电源电压，控制器24调整占空比更大的量。控制器24调整占空比使得当电机11、13经历不同负载时到电机11、13的输入电压是恒定的。结果，当电池组9放电时，电机11、13的扭矩-速度曲线并不改变。
[0063]控制器24存储电流查找表，其包括用于不同电流和不同电压的不同补偿值。控制器24于是使用电机电流(根据I_BRUSHED确定)和电源电压(根据V_DC确定)索引电流查找表，以选择补偿值。控制器24于是将选择的补偿值加到从另一电压查找表选择的占空比，以获得经补偿的占空比。处理器然后加载PWM模块的占空比寄存器以该经补偿的占空比。
[0064]图12和13示出了另一电压查找表和电流查找表的一部分。该另一电压查找表存储十六进制数值，其被直接加载到P丽模块的8位占空比寄存器。然而，为了示出目的，表示为百分比的相应的占空比被与最终得到的输出电压一起示出。从电压查找表可以看出，控制器24在电源电压降低时升高PWM信号的占空比。在该特定实施例中，另一电压查找表存储对于无刷电机11、13实现恒定的16.2V的输入电压的值。从电流查找表可以看出，控制器24在电机电流升高时升高P丽信号的占空比。此外，对于给定电流水平，控制器24在电源电压较低时调整占空比较大的量。
[0065]控制器24使用两个查找表来确定占空比。第一查找表(即该另一电压查找表)使用电源电压索引。第二查找表(即电流查找表)使用电机电流和电源电压两者索引。同样，使用两个查找表的优势在于不同的电压分辨率可以被使用。电机11、13的输入电压对于电源电压的幅度变化很敏感。相对比，电机11、13的输入电压对电机电流的改变没那么敏感。因此，通过使用两个查找表，更精细的电源电压分辨率可以被用于该另一电压查找表，且较粗糙的电压分辨率可以被用于电流查找表。结果，恒定输入电压可以通过使用较小的查找表实现，其于是降低了控制器24的存储需求。
[0066]如果控制信号S5的占空比相对较高，当有刷电机11、13静止时，相对高的涌入电流将被电机11、13抽取。因此，当用户可操作开关20最初闭合时，控制器24选择存储在存储器中的预定占空比。该占空比仅在开关20被最初闭合时使用，且显著低于存储在该另一电压查找表中的占空比。在本实施例中，控制器24最初加载HVM模块的占空比寄存器以值0x28，其对应于15.625%的占空比。控制器24还通过索引电压和电流查找表确定目标占空比。控制器24于是周期性地增量占空比。在本实施例中，控制器24约每2.5毫秒增量P丽模块的占空比寄存器0x01 (其对应于占空比中0.390%的增量)。控制器24持续周期性地增大占空比，直到占空比等于或大于目标占空比，在该点处控制器24然后使用目标占空比。通过使用大大低于在稳态模式下使用的占空比的启动占空比，且通过在电机加速时周期性地增大该占空比，涌入电流可以被避免。
[0067]在本实施例中，第一清洁器头3和第二清洁器头5包括相同类型的有刷电机11、13。此外，两个电机11、13在相同输入电压下被驱动。控制器24由此在两个清洁器头3、5之间不作区分。然而，在替代实施例中，可能期望以不同输入电压驱动两个电机11、13。例如，可能两个电机11、13是不同的，或可能两个电机11、13是相同的，但是期望以不同速度驱动这两个电机11、13。在这种情况下，控制器24可针对两个有刷电机11、13包括不同电压和电流查找表。控制器24于是根据那个清洁器头3、5被附接到主体部2而索引适当的查找表。
[0068]同时控制
[0069]控制器产生控制信号S1-S4和S5用于同步控制无刷电机15和有刷电机11、13的激励。这通过配置控制器24的PWM模块来产生用于有刷电机11、13的控制信号S5而变得可能。控制器24的处理器于是自由地执行产生用于无刷电机15的控制信号S1-S4所需的软件指令。处理器周期性地更新PWM模块的占空比。然而，这可以在主代码中执行，而不会不利地干扰无刷电机15的控制和操作。
[0070]在传统真空吸尘器中，每个电机包括其自身的控制器。另一方面，在本发明的真空吸尘器1的情况下，单个控制器24被用于控制无刷电机15和有刷电机11、13两者。结果，真空吸尘器1的成本降低。此外，真空吸尘器具有两个可更换的清洁器头3、5，其每一个包括电机11、13。真空吸尘器1的成本由此通过使用单个控制器24控制所有三个电机11、13、15而被进一步降低。
[0071]在上述实施例中，真空吸尘器1包括电池组，其提供电源电压。控制器于是响应于电源电压的变化而调整PWM模块的占空比，以及相时段和传导时段的长度。特别地，控制器响应于电源电压的降低而增大占空比以及相时段和传导时段的长度。此外，由控制器24产生的信号S1-S4和S5确保当电池组放电时，在有刷电机11、13处的输入电压和无刷电机15的输出功率是恒定的。结果，真空吸尘器1的性能(即由抽吸源7产生的抽吸以及由清洁器头3、5产生的搅拌)并不会随着电池组9放电而退化。在替代实施例中，电源电压可以由替代源提供。例如，真空吸尘器1可以由市电电源供电。电路组件8于是包括整流器和平滑电容器，其在市电电压上操作以便于提供规则的电源电压。无论如何，AC源的RMS电压会改变，其于是将不利地影响真空吸尘器1的性能。因此，控制器24继续响应于电源电压的变化而调整占空比、相时段和传导时段，以便于保持恒定的性能。
[0072]在上述实施例中，控制器24响应于电源电压的变化改变相时段和传导时段。这于是具有益处在于无刷电机15的效率可以在每个电压点处被更好地优化。然而，可能通过改变仅相时段和传导时段中的一个在电机15的输出功率上实现期望的控制。例如，可能期望在整个稳态模式中使用同步换向。在这种情况下，控制器24响应于电源电压的变化仅改变传导时段。
【主权项】
1.一种真空吸尘器，包括: 抽吸源，包括叶轮和用于驱动叶轮的第一电机； 清洁器头，包括搅拌器和用于驱动搅拌器的第二电机；以及 控制器，配置为产生控制信号，用于同时控制第一电机和第二电机的激励， 其中第一电机是无刷电机且第二电机是有刷电机。2.如权利要求1所述的真空吸尘器，其中清洁器头与另一清洁器头是可互换的，该另一清洁器头包括另一搅拌器和用于驱动该另一搅拌器的第三电机，该第三电机为有刷电机，且控制器配置为产生控制信号，用于同时控制第一电机和第三电机的激励。3.如权利要求1或2所述的真空吸尘器，其中控制器产生至少一个第一控制信号，用于控制第一电机的激励，和至少一个第二控制信号，用于控制第二电机的激励，第一控制信号使得第一电机的绕组在第一电机的电半周期上的传导时段被激励，第二控制信号为具有恒定周期的HVM信号，且控制器响应于用于激励第一电机和第二电机的电源电压的改变而调整传导时段和PWM信号的占空比。4.如权利要求3所述的真空吸尘器，其中控制器响应于电源电压的降低而增大传导时段和增大PWM信号的占空比。5.如前述权利要求中任一项所述的真空吸尘器，其中真空吸尘器包括电压传感器，其向控制器提供用于激励第一电机和第二电机的电源电压的幅度的测量值，且控制器响应于电源电压的改变而产生控制信号，使得第一电机的输出功率恒定且到第二电机的输入电压恒定。6.如前述权利要求中任一项所述的真空吸尘器，其中真空吸尘器包括电池组，其提供电源电压，且第一电机和第二电机使用该电源电压激励。7.如前述权利要求中任一项所述的真空吸尘器，其中第一电机为单相永磁电机。
【专利摘要】一种真空吸尘器包括抽吸源、清洁器头和控制器。抽吸源包括叶轮和用于驱动叶轮的第一电机，且清洁器头包括搅拌器和用于驱动搅拌器的第二电机。第一电机是无刷电机且第二电机是有刷电机。控制器配置为产生控制信号，用于同时控制第一电机和第二电机的激励。
【IPC分类】A47L9/28
【公开号】CN105491932
【申请号】CN201480044843
【发明人】A.克洛西尔, J.奇泽姆
【申请人】戴森技术有限公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2014年6月10日
【公告号】EP3007604A1, US9301665, US20140366306, WO2014199137A1