Weiterentwickelte Staubsauger und zukünftige Sicherheit: Schutz von Lithium-Ionen-Akkus durch oberflächenmontierte Sicherungen

Dieser Artikel untersucht die Geschichte der Staubsaugerentwicklung, wobei der Schwerpunkt auf den Beiträgen von Lithium-Ionen-Batterien liegt, und erklärt die Rolle unserer oberflächenmontierbaren Sicherungen beim Schutz dieser Batterien.

Mechanismus und Fähigkeiten von Staubsaugern

Staubsauger funktionieren nach dem Grundprinzip: Ein Ventilator erzeugt Unterdruck, um Staub und Schmutz anzusaugen. Diese Partikel werden dann durch einen Luftfilter abgeschieden und in einem Behälter gesammelt. Dieser einfache, aber effiziente Mechanismus ist für Haushalts-, Gewerbe- und Industriestaubsauger geeignet.

Die wichtigste Leistung eines Staubsaugers ist seine Saugkraft. Bei der Beurteilung dieser Leistung ist die Saugleistung der wichtigste Indikator. Dieser Wert, der die Saugkraft des Staubsaugers misst, entspricht der PS-Zahl (Maximalleistung) eines Autos. Hohe Saugleistung bedeutet jedoch nicht immer auch eine hervorragende Reinigungsleistung. Die tatsächliche Reinigungsleistung eines Staubsaugers hängt maßgeblich von der Düsenkonstruktion ab. Hersteller streben daher nicht nur nach einer verbesserten Saugleistung, sondern konzentrieren sich auch auf die Entwicklung effizienter Bodendüsen.

Staubsauger mit höherer Saugleistung eignen sich im Allgemeinen besser für die Reinigung unterschiedlicher Schmutzarten und Bodenmaterialien. Die Saugleistung eines Staubsaugers wird berechnet, indem unterschiedliche Luftmengen und Vakuumgrade mithilfe eines an den Staubsauger angeschlossenen Messgeräts gemessen und anschließend deren Maximalwerte ermittelt werden. Die verwendete Formel lautet „0,01666 * Luftvolumen (m³/min) * Vakuumgrad (Pa)“, wobei das Ergebnis in Watt (W) angegeben wird. In Japan schreibt die Norm JIS C 9108 vor, dass Staubsauger mit ihrer Saugleistung gekennzeichnet werden müssen, um Verbrauchern eine fundierte Kaufentscheidung zu ermöglichen.

Jede Staubsaugerkategorie – Haushalts-, Profi- und Industriestaubsauger – weist besondere Merkmale auf, die im Folgenden beschrieben werden.

Es gibt auch diversifizierende Energiequellen. Ihre Vor- und Nachteile werden im Folgenden erläutert.

Entwicklung und Geschichte der Staubsauger (von den Anfängen bis in die 2000er Jahre)

Die Geschichte der Staubsauger begann 1868, als Ives W. McGaffey einen Handstaubsauger erfand. Dieses erste Modell nutzte Unterdruck, um Schmutz einzusaugen. Die komplexe manuelle Bedienung verhinderte jedoch seine weite Verbreitung. 1901 erfand Hubert Cecil Booth einen elektrisch betriebenen Staubsauger. Er verfügte über einen Gewebefilter für effizientes Aufsaugen von Schmutz. 1905 brachte das US-Unternehmen Chapman & Skinner einen etwa 40 Kilogramm schweren elektrischen Haushaltsstaubsauger auf den Markt.

1907 erfand James Murray Spangler einen Standstaubsauger und beschleunigte damit die Entwicklung dieses Geräts. 1931 kamen Standstaubsauger auf den japanischen Markt, wurden dort aber aufgrund der damaligen Wohnverhältnisse nur langsam angenommen. Nach dem Zweiten Weltkrieg steigerte die zunehmende Verbreitung von Teppichen in den USA und Europa die Nachfrage nach Staubsaugern. In Japan kam es in den 1960er Jahren zu einer Zunahme von Wohnprojekten mit verbesserten Wohnbedingungen, die den Einsatz von Staubsaugern erleichterten. Zudem führte die wachsende Beliebtheit von Teppichen zu einer steigenden Nachfrage nach diesen Geräten.

Anfang der 1980er Jahre kamen Staubsauger mit Papierbeuteln auf den Markt, die sich leichter entsorgen ließen. In den 1990er bis 2000er Jahren verlagerte sich der Trend von Kanisterstaubsaugern zu kabellosen Stab- und Zyklonstaubsaugern. Ab den 2000er Jahren kamen Roboterstaubsauger und Modelle auf den Markt, die Staubpartikel im Mikronbereich entfernen konnten. Die Staubsaugertechnologie hat sich kontinuierlich weiterentwickelt. Diese Fortschritte zeigen die Popularität von Staubsaugern und ihre Entwicklung vom einfachen Reinigungsgerät zum unverzichtbaren Haushaltsgerät.

Entwicklung der Roboterstaubsauger (ab 2000er Jahren)

Roboterstaubsauger, die seit den 2000er Jahren weit verbreitet sind, sind mit verschiedenen Spitzentechnologien ausgestattet. Sie bewegen sich automatisch über den Boden und saugen Schmutz und Staub ein. Sie reinigen zwar nicht gründlich, entfernen aber den Großteil des Hausstaubs und reduzieren so den Reinigungsaufwand. Einige sind mit fortschrittlichen Technologien wie Abstandssensoren, lernfähiger KI und der Möglichkeit zur Verbindung mit Smartphones ausgestattet.

Weiterentwicklung von Staubsaugern und die Bedeutung von Lithium-Ionen-Akkus

Die Weiterentwicklung der Batterietechnologie, insbesondere wiederaufladbarer Sekundärbatterien, hat den praktischen Einsatz von kabellosen Staubsaugern und Roboterstaubsaugern ermöglicht. Die Erfindung und Verbreitung von Lithium-Ionen-Batterien, die sich durch ihr geringes Gewicht und ihre hohe Leistung auszeichnen, hat die Nutzung dieser Staubsauger erheblich erleichtert. Diese Batterien verfügen über deutlich höhere elektrische Kapazitäten, was längere Betriebszeiten und ein breiteres Anwendungsspektrum ermöglicht.

Rolle der oberflächenmontierten Sicherung von Dexerials

Lithium-Ionen-Akkus, die in Geräten wie Saugrobotern und Stielstaubsaugern verwendet werden, sind mit Batteriemanagementsystemen (BMS) ausgestattet, um die Akkusicherheit zu gewährleisten. Diese BMS können durch den Einsatz eines Selbstschutzschalters (SCP), einer von Dexerials entwickelten SMD-Sicherung, geschützt werden. Diese Sicherung gewährleistet die Sicherheit, indem sie den Lade- und Entladekreis unterbricht und den Akku im Falle von Überladung oder Tiefentladung vor elektrischen Gefahren schützt.

Saugroboter sind mit eingebauten Lithium-Ionen-Akkus ausgestattet und werden an Ladestationen aufgeladen. Oftmals laden und entladen sie sich (reinigen) selbstständig. Das bedeutet, dass sie unbemerkt überladen oder tiefentladen werden können. Aufgrund der hohen Energiemenge, die sie speichern können, müssen Lithium-Ionen-Akkus strengen Schutzmechanismen unterliegen. Eine wesentliche Schutzkomponente ist der SCP (Self-Control Panel).

Seit rund 30 Jahren dient unser Selbstkontrollschutz (SCP) als zuverlässiges zusätzliches Schutzgerät für Lithium-Ionen-Akkus und genießt dank seiner Leistung und Qualität das Vertrauen unserer Kunden. Der SCP wird in die sekundären Schutzschaltungen von Lithium-Ionen-Akkus integriert, um die Lade- und Entladekreise physikalisch und unwiderruflich zu trennen. Seine Aufgabe ist es, die Schaltkreise gezielt zu trennen und sicher zu deaktivieren, um eine instabile Steuerung des Lade- und Entladevorgangs in Lithium-Ionen-Akkus zu verhindern.

Seit seiner Markteinführung im Jahr 1994 gilt unser SCP als Standard-Sekundärsicherung für Lithium-Ionen-Batterien; bis April 2020 wurden über zwei Milliarden Einheiten ausgeliefert. (Weitere Informationen finden Sie im Artikel.)
​Was ist „SCP“? – Schutzfunktionen für Lithium-Ionen-Akkus vor Fehlern wie Überladung und Überstrom.​

Das SCP wird auch weiterhin zur Weiterentwicklung von Staubsaugern beitragen und dank immer kleinerer und leichterer Komponenten in neuen akkubetriebenen Geräten breitere Anwendung finden. Wir werden dieses Produkt auch zukünftig weiterentwickeln und unsere Kunden dabei unterstützen, neue Produkte sicher und unbesorgt zu entwickeln.