吸尘器和吸尘器电机控制系统、方法与流程

本发明涉及电器技术领域，特别涉及一种吸尘器电机控制系统、一种吸尘器和一种吸尘器电机控制方法。

背景技术：

目前，吸尘器包括交流有绳吸尘器或直流无绳吸尘器，交流有绳吸尘器通常需要很长的电源线才能保证足够大的清洁面积，所以对用户实际使用会带来操作不便的麻烦；直流无绳吸尘器克服了交流有绳吸尘器的缺点，但由于其电机功率比交流用的电机功率小一些，所以在使用时长和除尘能力方面，直流无绳吸尘器会逊于交流有绳吸尘器。

并且，交流有绳吸尘器广泛使用的是串激电机，该电机具有寿命短、噪音大、效率低、启动转矩大、功率因素低和有较强的电磁辐射干扰的缺点。直流无绳吸尘器广泛使用的是直流有刷电机或无刷直流电机，直流有刷电机寿命较短，工作时有火花，emc(electromagneticcompatibility，电磁兼容性)控制改善问题较为复杂，其功率和转速也受到限制，从而限制了其在目前吸尘器高功率、高转速、高吸力发展趋势下的应用；而无刷直流电机虽然是当前应用的发展趋势，但对高压直流和低压直流不能自动适应，低压应用的无刷直流电机在高压条件下会无法达到电机的最佳工作区域，也就无法发挥电机自身的优势，同样，高压应用的无刷直流电机在低压条件下也会无法达到电机的最佳工作区域，也无法发挥电机自身的优势。

技术实现要素：

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的第一个目的在于提出一种吸尘器电机控制系统，可支持不同电源给吸尘器供电，提高了吸尘器的适用性，根据电源类型驱动设在定子上的第一定子绕组或第二定子绕组工作，能够保证电机处于最佳工况。

本发明第二个目的在于提出一种吸尘器。

本发明第三个目的在于提出一种吸尘器电机控制方法。

为达上述目的，本发明第一方面实施例提出了一种吸尘器电机控制系统，包括：供电电路，所述供电电路包括第一供电单元和第二供电单元，所述第一供电单元的输入端与第一电源相连，所述第二供电单元的输入端与第二电源相连，其中，所述第一电源的供电电压大于所述第二电源的供电电压；电机，所述电机包括第一定子绕组和第二定子绕组，其中，所述第一定子绕组的电压等级大于所述第二定子绕组的电压等级；电源检测电路，所述电源检测电路的输入端分别与所述第一供电单元和所述第二供电单元相连，用于检测所述第一供电单元的供电电压和所述第二供电单元的供电电压；驱动电路，所述驱动电路的输入端分别与所述第一供电单元和所述第二供电单元的输出端相连，所述驱动电路的输出端分别与所述第一定子绕组和所述第二定子绕组相连；控制电路，所述控制电路的输入端与所述电源检测电路相连，所述控制电路的输出端与所述驱动电路相连，所述控制电路用于根据所述第一供电单元的供电电压和所述第二供电单元的供电电压对所述驱动电路进行控制，以驱动所述第一定子绕组或者所述第二定子绕组工作。

根据本发明实施例的吸尘器电机控制系统，可支持不同电源给吸尘器供电，提高了吸尘器的适用性，根据电源类型驱动设在定子上的第一定子绕组或第二定子绕组工作，能够保证电机处于最佳工况。

另外，根据本发明上述实施例的吸尘器电机控制系统还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的一个实施例，所述第一电源为交流市电，所述第二电源为电池组，所述第一供电单元包括整流电路，其中，所述电源检测电路分别与所述第二供电单元的输入端和所述整流电路的输入端或者所述整流电路的输出端相连。

根据本发明的一个实施例，吸尘器电机控制系统还包括：转子位置检测电路，所述转子位置检测电路安装在所述电机内部，用于检测所述电机的转子位置；其中，所述控制电路还与所述转子位置检测电路相连，所述控制电路还用于根据所述转子位置对所述驱动电路进行控制，以驱动所述第一定子绕组或者所述第二定子绕组工作。

根据本发明的一个实施例，所述驱动电路包括：第一驱动单元，所述第一驱动单元的输入端与所述控制电路相连；第二驱动单元，所述第二驱动单元的输入端与所述控制电路相连；第一逆变器，所述第一逆变器的输入端与所述第一供电单元相连，所述第一逆变器的输出端与所述第一定子绕组相连，所述第一逆变器的控制端与所述第一驱动单元的输出端相连；第二逆变器，所述第二逆变器的输入端与所述第二供电单元相连，所述第二逆变器的输出端与所述第二定子绕组相连，所述第二逆变器的控制端与所述第二驱动单元的输出端相连。

根据本发明的一个实施例，所述控制电路包括：主控制单元，所述主控制单元输入端与所述电源检测电路相连；第一辅控制单元，所述第一辅控制单元的输入端与所述主控制单元的输出端相连，所述第一辅控制单元的输出端与所述第一驱动单元的输入端相连；第二辅控制单元，所述第二辅控制单元的输入端与所述主控制单元的输出端相连，所述第二辅控制单元的输出端与所述第二驱动单元的输入端相连。

根据本发明的一个实施例，所述控制电路包括：控制单元，所述控制单元的输入端与所述电源检测电路的输出端相连；驱动切换单元，所述驱动切换单元的输入端与所述控制单元的输出端相连，所述驱动切换单元的输出端分别与所述第一驱动单元的输入端和所述第二驱动单元的输入端相连。

根据本发明的一个实施例，所述控制电路具体用于：根据所述第一供电单元的供电电压和所述第二供电单元的供电电压判断所述吸尘器的供电电源的类型；如果所述第一电源给所述吸尘器供电，则通过所述驱动电路驱动所述第一定子绕组工作；如果所述第二电源给所述吸尘器供电，则通过所述驱动电路驱动所述第二定子绕组工作。

根据本发明的一个实施例，吸尘器电机控制系统还包括：电源切换电路，所述第一电源和所述第二电源均通过所述电源切换电路分别对应与所述第一供电单元和所述第二供电单元相连；其中，所述控制电路还与所述电源切换电路相连，所述控制电路还用于在所述第一电源和所述第二电源同时给所述吸尘器供电时，对所述电源切换电路进行控制，以使所述第一供电单元所在回路导通，并使所述第二供电单元所在回路断开。

根据本发明的一个实施例，所述驱动电路包括：驱动单元，所述驱动单元的输入端与所述控制电路的输出端相连；第一切换单元，所述第一切换单元的输入端分别与所述第一供电单元的输出端和所述第二供电单元的输出端相连，所述第一切换单元的控制端与所述控制电路的输出端相连；第三逆变器，所述第三逆变器的输入端与所述第一切换单元的输出端相连，所述第三逆变器的控制端与所述驱动单元的输出端相连；第二切换单元，所述第二切换单元的输入端与所述第三逆变器的输出端相连，所述第二切换单元的输出端分别与所述第一定子绕组和所述第二定子绕组相连，所述第二切换单元的控制端与所述控制电路的输出端相连。

根据本发明的一个实施例，所述控制电路还用于接收用户输入的控制指令，所述控制指令包括第一指令和第二指令，所述控制电路具体用于：根据所述第一指令、所述第一供电单元的供电电压和所述第二供电单元的供电电压，对所述驱动电路进行控制，以驱动所述第一定子绕组工作；以及根据所述第二指令、所述第一供电单元的供电电压和所述第二供电单元的供电电压，对所述驱动电路进行控制，以驱动所述第二定子绕组工作。

根据本发明的一个实施例，所述第一定子绕组和所述第二定子绕组均为单相绕组，或者，所述第一定子绕组和所述第二定子绕组均为三相绕组，其中，所述三相绕组采用星型接法或者三角形接法。

根据本发明的一个实施例，所述电机采用直流无刷电机。

为达上述目的，本发明第二方面实施例提出了一种吸尘器，包括本发明第一方面实施例提出的吸尘器电机控制系统。

根据本发明实施例的吸尘器，采用本发明的吸尘器电机控制系统，可支持不同电源给吸尘器供电，提高了吸尘器的适用性，根据电源类型驱动设在定子上的第一定子绕组或第二定子绕组工作，能够保证电机处于最佳工况。

为达上述目的，本发明第三方面实施例提出了一种吸尘器电机控制方法，所述吸尘器的供电电源包括第一电源和第二电源，所述第一电源通过第一供电单元给所述吸尘器供电，所述第二电源通过第二供电单元给所述吸尘器供电，吸尘器电机包括第一定子绕组和第二定子绕组，其中，所述第一定子绕组的电压等级大于所述第二定子绕组的电压等级，且所述第一定子绕组和所述第二定子绕组均通过驱动电路进行驱动，所述控制方法包括以下步骤：检测所述第一供电单元的供电电压和所述第二供电单元的供电电压；根据所述第一供电单元的供电电压和所述第二供电单元的供电电压对所述驱动电路进行控制，以驱动所述第一定子绕组或者所述第二定子绕组工作。

根据本发明实施例的吸尘器电机控制方法，可支持不同电源给吸尘器供电，提高了吸尘器的适用性，根据电源类型驱动设在定子上的第一定子绕组或第二定子绕组工作，能够保证电机处于最佳工况。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1是根据本发明实施例的吸尘器电机控制系统的结构框图；

图2(a)-图2(c)是根据本发明一个实施例的第一定子绕组和第二定子绕组的接法示意图；

图3是根据本发明一个实施例的吸尘器电机控制系统的结构框图；

图4是根据本发明另一个实施例的吸尘器电机控制系统的结构框图；

图5是根据本发明第一个示例的吸尘器电机控制系统的结构框图；

图6是根据本发明第二个示例的吸尘器电机控制系统的结构框图；

图7是根据本发明第三个示例的吸尘器电机控制系统的结构框图；

图8是根据本发明第四个示例的吸尘器电机控制系统的结构框图；

图9是根据本发明实施例的吸尘器的结构框图；

图10是根据本发明实施例的吸尘器电机控制方法的流程图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参考附图描述本发明实施例的吸尘器电机控制系统和具有其的吸尘器。

图1是根据本发明实施例的吸尘器电机控制系统的结构框图。

如图1所示，本发明的吸尘器电机控制系统10包括供电电路11、电机12、电源检测电路13、驱动电路14和控制电路15。

具体地，供电电路11包括第一供电单元111和第二供电单元112，第一供电单元111的输入端与第一电源1相连，第二供电单元112的输入端与第二电源2相连，其中，第一电源1的供电电压大于第二电源2的供电电压；电机12包括第一定子绕组121和第二定子绕组122，其中，第一定子绕组121的电压等级大于第二定子绕组122的电压等级；电源检测电路13的输入端分别与第一供电单元111和第二供电单元112相连，用于检测第一供电单元111的供电电压和第二供电单元112的供电电压；驱动电路14的输入端分别与第一供电单元111和第二供电单元112的输出端相连，驱动电路14的输出端分别与第一定子绕组121和第二定子绕组122相连；控制电路15的输入端与电源检测电路13相连，控制电路15的输出端与驱动电路14相连，控制电路15用于根据第一供电单元111的供电电压和第二供电单元112的供电电压对驱动电路14进行控制，以驱动第一定子绕组121或者第二定子绕组122工作。由此，能够保证电机使用时处于最佳工况。

在本发明的实施例中，电机2可以采用直流无刷电机，其具有寿命长、噪音低、效率高、电磁干扰小的特点。

进一步地，参照图2(a)，第一定子绕组121和第二定子绕组122也可均为单相绕组。参照图2(b)、图2(c)，第一定子绕组121和第二定子绕组122可均为三相绕组，其中，三相绕组u1、v1、w1可为第一定子绕组121，三相绕组u2、v2、w2可为第二定子绕组122。当第一定子绕组121和第二定子绕组122均为三相绕组时，参照图2(b)，三相绕组u1、v1、w1和三相绕组u2、v2、w2可均采用星型接法；参照图2(c)，三相绕组u1、v1、w1和三相绕组u2、v2、w2可均采用三角形接法。

在本发明的一个实施例中，第一电源1可为交流市电，如220v、50hz交流电，第二电源2可为电池组，如图3所示，第一供电单元111可包括整流电路a，其中，电源检测电路13分别与第二供电单元112的输入端和整流电路a的输入端或者整流电路a的输出端相连(图3中画出的是电源检测电路13分别与第二供电单元111的输入端和整流电路a的输出端相连)。

具体地，交流市电经过整流电路a转换为直流电，并通过第一供电单元111供给驱动电路14，电池组通过第二供电单元112将电能供给驱动电路14，控制电路15根据第一供电单元111的供电电压和第二供电单元112的供电电压对驱动电路14进行控制，以驱动电机12的第一定子绕组121或者第二定子绕组122工作。

在本发明的一个实施例中，如图4所示，吸尘器电机控制系统10还包括：转子位置检测电路16。

其中，转子位置检测电路16安装在电机12的内部，用于检测电机12的转子位置；其中，参见图4，控制电路15还与转子位置检测电路16相连，控制电路15还用于根据转子位置对驱动电路14进行控制，以驱动第一定子绕组121或者第二定子绕组122工作。

在该实施例中，转子位置检测电路16为有感和无感控制的检测电路，有感控制的检测电路可以为霍尔传感器，通过霍尔传感器检测转子的位置，无感控制的检测电路可以为无位置传感器的反电势检测电路，通过检测反电动势来得知转子的位置。

具体地，转子位置检测电路16检测出电机12中转子的位置，并将该位置发送给控制电路15，控制电路15再根据该位置对驱动电路14进行控制，以驱动第一定子绕组121或者第二定子绕组122工作，从而吸尘器进行除尘工作。由此，增加了除尘的效率，且准确性高，使得用户使用更为便捷。

在本发明的第一个示例中，如图5所示，驱动电路14包括：第一驱动单元141、第二驱动单元142、第一逆变器143和第二逆变器144。

其中，第一驱动单元141的输入端与控制电路15相连；第二驱动单元142的输入端与控制电路15相连；第一逆变器143的输入端与第一供电单元111相连，第一逆变器143的输出端与第一定子绕组121相连，第一逆变器143的控制端与第一驱动单元141的输出端相连；第二逆变器144的输入端与第二供电单元112相连，第二逆变器144的输出端与第二定子绕组122相连，第二逆变器144的控制端与第二驱动单元142的输出端相连。

在该示例中，采用两套电机驱动电路，即第一逆变器和第二逆变器、第一驱动单元和第二驱动单元，分别控制高压绕组(即第一定子绕组)和低压绕组(即第二定子绕组)。使用一个主控芯片，即由控制电路集成的芯片，负责整机的事务和逻辑调度，该主控芯片同时提供两套电机控制信号，分别控制高压驱动(即第一电源供电)和低压驱动(即第二电源供电)，而无需高低压驱动切换。

基于图5所示的示例，在本发明的第二个示例中，如图6所示，控制电路15包括：主控制单元151、第一辅控制单元152和第二辅控制单元153。

其中，主控制单元151的输入端与电源检测电路13相连；第一辅控制单元152的输入端与主控制单元151的输出端相连，第一辅控制单元152的输出端与第一驱动单元141的输入端相连；第二辅控制单元153的输入端与主控制单元151的输出端相连，第二辅控制单元153的输出端与第二驱动单元142的输入端相连。

在该示例中，采用两套电机驱动电路，分别控制高压绕组和低压绕组，而高压控制和低压控制各有一个独立的mcu(microcontrolunit，微控制单元)作为主控制芯片的辅控制芯片，并由主控制芯片负责整机的事务和逻辑调度。

基于图5所示的示例，在本发明的第三个示例中，如图7所示，控制电路15包括：控制单元154和驱动切换单元155。

具体地，控制单元154的输入端与电源检测电路13的输出端相连；驱动切换单元155的输入端与控制单元154的输出端相连，驱动切换单元155的输出端分别与第一驱动单元141的输入端和第二驱动单元142的输入端相连。

在该示例中，采用两套电机驱动电路，分别控制高压绕组和低压绕组。使用一个主控芯片(即控制单元)，作为电机控制mcu，也负责整机的事务和逻辑调度。

参照图5-图7，控制电路15具体用于根据第一供电单元111的供电电压和第二供电单元112的供电电压判断吸尘器的供电电源的类型；如果第一电源1给吸尘器供电，则通过驱动电路14驱动第一定子绕组121工作；如果第二电源2给吸尘器供电，则通过驱动电路14驱动第二定子绕组122工作。

进一步地，如图6、7所示，吸尘器电机控制系统10还包括：电源切换电路17。

具体地，第一电源1和第二电源2均通过电源切换电路17分别对应与第一供电单元111和所述第二供电单元112相连；

其中，控制电路15还与电源切换电路17相连，控制电路15还用于在第一电源1和第二电源2同时给吸尘器供电时，对电源切换电路17进行控制，以使第一供电单元111所在回路导通，并使第二供电单元112所在回路断开。

具体地，当吸尘器具有接入交流市电的连接组件(如插头)和电池组，且吸尘器接入交流市电时，控制电路15可控制电池组所在回路断开，以交流市电给吸尘器供电，由此可以降低电池组的损耗，提升吸尘器的使用时长。

在本发明的第四个示例中，如图8所示，驱动电路包括：驱动单元145、第一切换单元146、第三逆变器147和第二切换单元148。

其中，驱动单元145的输入端与控制电路15的输出端相连；第一切换单元146的输入端分别与第一供电单元111的输出端和第二供电单元的输出端相连，第一切换单元111的控制端与控制电路15的输出端相连；第三逆变器147的输入端与第一切换单元146的输出端相连，第三逆变器147的控制端与驱动单元145的输出端相连；第二切换单元148的输入端与第三逆变器147的输出端相连，第二切换单元148的输出端分别与第一定子绕组121和第二定子绕组122相连，第二切换单元148的控制端与控制电路15的输出端相连。

在该示例中，控制电路15还用于接收用户输入的控制指令，控制指令包括第一指令和第二指令，控制电路15具体用于根据第一指令、第一供电单元111的供电电压和第二供电单元112的供电电压，对驱动电路14进行控制，以驱动第一定子绕组121工作；以及根据第二指令、第一供电单元111的供电电压和第二供电单元112的供电电压，对驱动电路14进行控制，以驱动第二定子绕组121工作。

在该示例中，采用一个电机驱动电路，该驱动电路既能满足高压控制，同时也能满足低压控制。使用一个主控芯片(即控制电路集成的芯片)，即作为电机控制mcu，也负责整机的事务和逻辑调度，通过电源输入侧的高低压切换，以及电机相线侧的高低压切换电路实现高压和低压的切换控制。

可选地，吸尘器上可安装有显示器，用户可以通过显示器查看吸尘器电机工作的情况，例如第一定子绕组121单独工作、第二定子绕组122单独工作，用户可以根据需要进行控制，从而使得电机运行在最佳工况下，吸尘器达到吸尘的最大效果。

综上所述，根据本发明实施例的吸尘器电机控制系统，采用直流无刷电机，使得吸尘器寿命长、噪音低、效率高、电磁干扰小，通过驱动电路驱动电机的第一定子绕组或者第二定子绕组工作，从而保证了电机使用时处于最佳工况，提高了吸尘器的除尘能力。

基于上述实施例，本发明提出了一种吸尘器。

图9是根据本发明实施例的吸尘器的结构框图。如图9所示，该吸尘器100包括上述吸尘器电机控制系统10。

根据本发明实施例的吸尘器，采用上述的吸尘器电机控制系统，采用直流无刷电机，使得吸尘器寿命长、噪音低、效率高、电磁干扰小，通过驱动电路驱动电机的第一定子绕组或者第二定子绕组工作，从而保证了电机使用时处于最佳工况，提高了吸尘器的除尘能力。

进一步地，本发明提出了一种吸尘器电机控制方法。

图10是根据本发明实施例的吸尘器电机控制方法的流程图。

在该实施例中，吸尘器的供电电源包括第一电源和第二电源，第一电源通过第一供电单元给吸尘器供电，第二电源通过第二供电单元给吸尘器供电，吸尘器电机包括第一定子绕组和第二定子绕组，其中，第一定子绕组的电压等级大于第二定子绕组的电压等级，且第一定子绕组和第二定子绕组均通过驱动电路进行驱动。

如图10所示，该控制方法包括以下步骤：

s1，检测第一供电单元的供电电压和第二供电单元的供电电压。

s2，根据第一供电单元的供电电压和第二供电单元的供电电压对驱动电路进行控制，以驱动第一定子绕组或者第二定子绕组工作。

需要说明的是，本发明实施例的吸尘器电机控制方法的其它具体实施方式可参见本发明上述实施例的吸尘器电机控制系统的具体实施方式。

本发明实施例的吸尘器电机控制方法，可支持不同电源给吸尘器供电，提高了吸尘器的适用性，根据电源类型驱动设在定子上的第一定子绕组或第二定子绕组工作，能够保证电机处于最佳工况。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的电路或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。