DE102007052091B4 - Procedure for determining the delivery volume - Google Patents
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Abstract
Verfahren zur Bestimmung des Fördervolumens einer Flüssigkeit, die aus einem wasserführenden Haushaltsgerät (2) während eines Abpumpvorgangs mit einer von einem Elektromotor (12) angetriebenen Pumpe (10) gefördert wird, wobei der Elektromotor mit Hilfe seiner Drehzahlregelung während des Abpumpvorgangs der Pumpe (10) mit einer konstanten Drehzahl läuft, wobei zur Bestimmung des Fördervolumens während des Abpumpvorgangs die Stromaufnahme des Elektromotors (12) über dessen Einschaltzeitdauer während des Abpumpvorgangs aufintegriert und diese aufsummierte Stromaufnahme des Elektromotors (12) während des Abpumpvorganges unter Heranziehung des Zusammenhangs zwischen Stromaufnahme und Lastmoment und zwischen Lastmoment und Volumenstrom der Pumpe (10) ausgewertet wird, und wobei aus diesem Zusammenhang das Fördervolumen bestimmt wird.Method for determining the delivery volume of a liquid which is delivered from a water-conducting household appliance (2) during a pumping process with a pump (10) driven by an electric motor (12), wherein the electric motor runs at a constant speed during the pumping process of the pump (10) with the aid of its speed control, wherein in order to determine the delivery volume during the pumping process, the current consumption of the electric motor (12) is integrated over its switch-on time during the pumping process and this summed current consumption of the electric motor (12) is evaluated during the pumping process using the relationship between current consumption and load moment and between load moment and volume flow of the pump (10), and wherein the delivery volume is determined from this relationship.
Description
Bei wasserführenden Haushaltsgeräten, wie beispielsweise Geschirrspül- oder Waschmaschinen, kann der Wasser- und Energiebedarf beispielsweise dadurch reduziert werden, dass eine bestimmte Menge des Spülbades bzw. der Spülflotte abgepumpt wird und in einem nächsten Schritt ein teilweises wiederaufspülen erfolgt, d.h., Spülflotte wird wenigstens teilweise in mehreren mehrfach Reinigungsschritten verwendet. Hierzu ist es jedoch erforderlich, das abgepumpte Volumen genau bestimmen zu können.In the case of water-using household appliances, such as dishwashers or washing machines, the water and energy requirements can be reduced, for example, by pumping out a certain amount of the rinsing bath or rinsing water and then partially re-rinsing it in a subsequent step, i.e. at least some of the rinsing water is used in several cleaning steps. To do this, however, it is necessary to be able to determine the volume pumped out precisely.
Eine Steuerung des abgepumpten Volumens mittels einer Ablaufsteuerung, bei der die Pumpdauer vorgegeben wird, erlaubt jedoch keine ausreichend genaue Mengenbestimmung einer Flüssigkeit, denn die Förderleistung einer Pumpe eines wasserführenden Haushaltsgeräts hängt von vielen Parametern ab. So hat zum Beispiel die Einbausituation eines wasserführenden Haushaltsgeräts, wie beispielsweise einer Haushalts-Geschirrspülmaschine, Einfluss auf die Pumpleistung einer als Laugenpumpe dienenden Pumpe, da je nach Einbausituation der Verlauf des Ablaufschlauches und damit die Höhe des Ablaufschlauchs unterschiedlich ausfallen kann, mit dem eine Verbindung zu einem hausseitigen Abwasserentsorgungsnetz hergestellt wird. Ferner beeinflusst auch ein Gegendruck in einem Siphon das Leistungsvermögen einer als Laugenpumpe arbeitenden Pumpe. Des Weiteren wird die Leistungsfähigkeit einer als Laugenpumpe arbeitenden Pumpe von der Zusammensetzung der Spülflotte beeinflusst, die unterschiedlich stark mit unterschiedlich großen Schmutzpartikeln durchsetzt sein kann, sowie ferner schaumbildende Gasblasen aufweist, so dass Viskosität und Kompressibilität der Spülflotte sehr stark schwanken können.However, controlling the volume pumped out by means of a flow control in which the pumping duration is specified does not allow a sufficiently precise determination of the amount of liquid, because the pumping capacity of a pump in a water-bearing household appliance depends on many parameters. For example, the installation situation of a water-bearing household appliance, such as a household dishwasher, influences the pumping capacity of a pump serving as a drain pump, because depending on the installation situation, the course of the drain hose and thus the height of the drain hose that connects to a house's wastewater disposal network can vary. In addition, back pressure in a siphon also influences the performance of a pump working as a drain pump. In addition, the performance of a pump working as a drain pump is influenced by the composition of the washing solution, which can be interspersed with dirt particles of different sizes to varying degrees, and also contain foam-forming gas bubbles, so that the viscosity and compressibility of the washing solution can fluctuate greatly.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein zuverlässig arbeitendes und einfaches, insbesondere für den Einsatz in wasserführenden Haushaltsgeräten, wie beispielsweise Geschirrspül- oder Waschmaschinen, geeignetes Verfahren zur Bestimmung des Fördervolumens einer Flüssigkeit anzugeben.It is therefore an object of the invention to provide a reliable and simple method for determining the delivery volume of a liquid, which is particularly suitable for use in water-conducting household appliances, such as dishwashers or washing machines.
Diese Aufgabe wird durch ein erfindungsgemäßes Verfahren nach Anspruch 1 gelöst.This object is achieved by a method according to the invention according to
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung des Fördervolumens einer Flüssigkeit, die aus einem wasserführenden Haushaltsgerät, wie beispielsweise einer Geschirrspül- oder Waschmaschine, während eines Abpumpvorganges mit einer von einem Elektromotor angetriebenen Pumpe gefördert wird. Dabei kann es sich um einen Abpumpvorgang handeln, bei dem am Ende eines Spülschritts, die sich im Inneren des wasserführenden Haushaltsgeräts befindliche Spülflotte über einen Ablaufschlauch, der einen Siphon aufweisen kann, in ein hausseitiges Abwasserentsorgungssystem geleitet wird. Jedoch kann das Verfahren auch zur Bestimmung des Fördervolumens bei anderen Pumpvorgängen in einem wasserführenden Haushaltsgerät verwendet werden, bei dem beispielsweise Spülflotte während eines Reinigungsvorgangs in dem wasserführenden Haushaltsgerät umgewälzt wird.The invention relates to a method for determining the delivery volume of a liquid which is delivered from a water-conducting household appliance, such as a dishwasher or washing machine, during a pumping process with a pump driven by an electric motor. This can be a This could be a pumping process in which, at the end of a rinsing step, the rinsing liquid inside the water-bearing household appliance is led into a house-side wastewater disposal system via a drain hose, which may have a siphon. However, the method can also be used to determine the pumping volume in other pumping processes in a water-bearing household appliance, in which, for example, rinsing liquid is circulated in the water-bearing household appliance during a cleaning process.
Zur Bestimmung des Fördervolumens der Flüssigkeit während des Abpumpvorgangs wird gemäß der Erfindung die aufsummierte Stromaufnahme des Elektromotors während des Abpumpvorganges ausgewertet. D.h., es wird die Stromaufnahme des Elektromotors über die Einschaltdauer während des Pumpvorgangs aufintegriert und damit eine der den Elektromotor durchströmenden elektrischen Ladungsmenge entsprechende Größe gebildet. Da zwischen der Stromaufnahme und dem Lastmoment einerseits und dem Lastmoment und dem Volumenstrom der Pumpe andererseits ein eindeutiger Zusammenhang besteht, kann auf überraschend einfache Weise das Volumen einer geförderten Flüssigkeit während eines Abpumpvorgangs zuverlässig erfasst werden. Hierzu ist es lediglich erforderlich, den Zusammenhang zwischen Stromaufnahme und Lastmoment sowie zwischen Lastmoment und Volumenstrom der Pumpe zur Bestimmung des Fördervolumens zusätzlich heranzuziehen.To determine the delivery volume of the liquid during the pumping process, the invention evaluates the total current consumption of the electric motor during the pumping process. This means that the current consumption of the electric motor is integrated over the operating time during the pumping process and a value corresponding to the amount of electrical charge flowing through the electric motor is thus created. Since there is a clear connection between the current consumption and the load moment on the one hand and the load moment and the volume flow of the pump on the other hand, the volume of a pumped liquid during a pumping process can be reliably recorded in a surprisingly simple manner. To do this, it is only necessary to additionally use the connection between the current consumption and the load moment and between the load moment and the volume flow of the pump to determine the delivery volume.
Dabei weist der Elektromotor eine Drehzahlregelung auf, die sicherstellt, dass der Elektromotor während des Abpumpvorganges mit einer konstanten Drehzahl läuft. Dies kann unter Verwendung von Sensoren, beispielsweise Hallsensoren oder auch sensorlos mittels Auswertung der Rück- EMF bzw. Gegen-EMK erfolgen. So wird die Genauigkeit des Verfahrens weiter gesteigert, da durch die Drehzahlregelung des Elektromotors sichergestellt ist, dass der Elektromotor mit einer konstanten Drehzahl läuft und Lastschwankungen sich nicht auf die Drehzahl des Elektromotors auswirken.The electric motor has a speed control that ensures that the electric motor runs at a constant speed during the pumping process. This can be done using sensors, such as Hall sensors, or sensorless by evaluating the back EMF or counter EMF. This further increases the accuracy of the process, as the speed control of the electric motor ensures that the electric motor runs at a constant speed and load fluctuations do not affect the speed of the electric motor.
Ferner ist nach einer vorteilhaften Weiterbildung vorgesehen, dass der Elektromotorstrom während eines Pumpvorganges geregelt wird. Dabei wird der Strom bevorzugt mittels Pulsweitenmodulation der an dem Elektromotor anliegenden elektrischen Spannungen eingestellt. Jedoch kann alternativ auch die Einstellung des Stromes ohne eine Pulsweitenmodulierung der Spannung erfolgen, sondern durch direkte Stromeinprägung.Furthermore, according to an advantageous development, it is provided that the electric motor current is regulated during a pumping process. The current is preferably set by means of pulse width modulation of the electrical voltages applied to the electric motor. However, alternatively, the current can also be set without pulse width modulation of the voltage, but rather by direct current injection.
Es kann grundsätzlich jeder geeignete Elektromotor Verwendung finden. Bevorzugt sind jedoch permanenterregte Synchronmotoren, wie z.B. BLDC- oder BLAC-Motoren mit elektronischer Kommutierung. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass als Elektromotor ein BLAC-Motor verwendet wird, der im Vergleich zu einem BLDC-Motor einen geräuschärmeren Betrieb erlaubt. Ein BLAC-Motor weist einen einfachen Aufbau sowie eine hohe Zuverlässigkeit auf und erlaubt es, durch die elektronische Kommutierung auf einfache Art und Weise die Drehzahl des Elektromotors zu regeln und insbesondere, wie bereits erwähnt, sensorlos die Drehzahl des BLAC-Motors zu erfassen. Ferner kann ein derartiger BLAC-Motor einen Vektorregler aufweisen, der einen Wechselrichter zur Erzeugung einer Wechselspannung zur Versorgung des BLAC-Motors aufweist.In principle, any suitable electric motor can be used. However, permanent magnet synchronous motors are preferred, such as BLDC or BLAC motors with electronic commutation. Preferably, a BLAC motor is used as the electric motor, which allows for quieter operation compared to a BLDC motor. A BLAC motor has a simple structure and is highly reliable and allows the speed of the electric motor to be easily regulated using electronic commutation and, in particular, as already mentioned, the speed of the BLAC motor to be detected without sensors. Furthermore, such a BLAC motor can have a vector controller that has an inverter for generating an alternating voltage to supply the BLAC motor.
Dabei ist bevorzugt vorgesehen, dass die Pumpe als Laugenpumpe eingesetzt wird, die dazu dient, am Ende eines Programmschritts eines Reinigungsprogramms im wasserführenden Haushaltsgerät befindliche Spülflotte wenigstens teilweise in ein an das wasserführende Haushaltsgerät angeschlossene hausseitige Wasserentsorgungsnetz zu befördern.It is preferably provided that the pump is used as a lye pump, which serves to transport at least part of the rinsing liquid contained in the water-conducting household appliance at the end of a program step of a cleaning program into a house-side water disposal network connected to the water-conducting household appliance.
Dabei werden bevorzugt nur die momentbildenden Stromkomponenten ausgewertet, während die feldbildenden Stromkomponenten keine Berücksichtigung finden. Hierdurch wird die Genauigkeit des Verfahrens zur Volumenbestimmung einer Flüssigkeit weiter gesteigert, da nur die Stromkomponenten erfasst werden, die tatsächlich auf das Lastmoment der Pumpe einen Einfluss haben.Preferably, only the torque-generating current components are evaluated, while the field-generating current components are not taken into account. This further increases the accuracy of the method for determining the volume of a liquid, since only the current components that actually have an influence on the load torque of the pump are recorded.
Ferner ist bevorzugt vorgesehen, dass die aufsummierte Stromaufnahme anhand von Stellwerten des Stromreglers bestimmt wird, d.h., anhand von Korrekturschritten wird die Stromaufnahme des Elektromotors während eines Abpumpvorgangs kontinuierlich erfasst, ohne dass hierfür Messeinrichtungen zur Erfassung der Stromstärke oder der anliegenden Spannung erforderlich sind, so dass sich ein besonders einfacher Aufbau ergibt, der sich insbesondere für den Einsatz in wasserführenden Haushaltsgeräten eignet.Furthermore, it is preferably provided that the accumulated current consumption is determined on the basis of control values of the current regulator, i.e., the current consumption of the electric motor is continuously recorded during a pumping process on the basis of correction steps, without measuring devices for recording the current intensity or the applied voltage being required, so that a particularly simple structure is obtained which is particularly suitable for use in water-conducting household appliances.
Dabei ist bevorzugt vorgesehen, dass die Stellwerte zur Pulsweitenmodulation der Spannung dienen, die an dem Elektromotor anliegt. Dabei wird mittels Pulsweitenmodulation die an dem Elektromotor anliegende elektrische Spannung derart angepasst, dass sich ein gewünschter elektrischer Strom einstellt, so dass die Pumpe ein gewünschtes Lastmoment liefert.It is preferably provided that the control values serve for pulse width modulation of the voltage applied to the electric motor. The electrical voltage applied to the electric motor is adjusted by means of pulse width modulation in such a way that a desired electrical current is established so that the pump delivers a desired load torque.
Ferner gehört zur Erfindung ein wasserführendes Haushaltsgerät, wie beispielsweise eine Geschirrspül- oder Waschmaschine, die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet ist.The invention further includes a water-conducting household appliance, such as a dishwasher or washing machine, which is designed to carry out the method according to the invention.
Im Folgenden wird die Erfindung beispielhaft anhand einer Zeichnung erläutert. Es zeigt:
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1 Eine schematische Darstellung einer als Beispiel für ein wasserführendes Haushaltsgerät dienenden Geschirrspülmaschine, die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Bestimmung des Fördervolumens einer Flüssigkeit ausgebildet ist.
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1 A schematic representation of a dishwasher serving as an example of a water-conducting household appliance, which is designed to carry out the method according to the invention for determining the delivery volume of a liquid.
Die Geschirrspülmaschine 2 weist in ihrem Inneren einen Spülbehälter 4 auf, in dem beispielsweise auf ausziehbar gelagerten Geschirrkörben (nicht dargestellt) Spülgut gelagert werden kann, das mittels Spülarmen (nicht dargestellt) mit Spülflotte während eines Reinigungsvorgangs beaufschlagt werden kann. Zum Be- und Entladen des Spülbehälters 4 der Geschirrspülmaschine 2 ist eine Tür 6 vorgesehen, mittels derer der Spülbehälter 4 zum Be- und Entladen geöffnet werden kann.The dishwasher 2 has a
Um nach Abschluss eines derartigen Reinigungsvorganges die Spülflotte aus dem Spülbehälter 4 herauszufördern, ist eine Ablaufleitung 8 vorgesehen, die eine Verbindung zu einem hausseitigen Abwasserversorgungssystem herstellt. Dabei ist die Ablaufleitung 8 derart ausgebildet, dass sie einen Siphon bildend (nicht dargestellt) ausgebildet ist, der eine Barriere für Gerüche aus dem hausseitigen Abwasserentsorgungsnetz bildet.In order to remove the washing solution from the
Um die Spülflotte aus dem Spülbehälter 4 durch die Ablaufleitung 8 des hausseitigen Abwasserentsorgungssystems zu leiten ist eine Pumpe 10 vorgesehen, die von einem als BLAC-Motor ausgeführten Elektromotor 12 angetrieben wird. Dabei kann es sich bei dem BLAC-Motor 12 um einen dreiphasigen Elektromotor handeln, der zur sensorlosen Drehzahlregelung ausgebildet ist. Jedoch können auch anstelle eines derartigen BLAC-Motors andere BLAC-Motoren Verwendung finden, bei denen beispielsweise Hallsensoren zur Erfassung der Drehzahl Verwendung finden.In order to direct the washing solution from the
Zur Regelung der Drehzahl und der Stromaufnahme ist ein Regler 14 vorgesehen, der in Verbindung mit dem BLAC-Motor 12 steht und sowohl die Drehzahl als auch mittels Pulsweitenmodulation der an den Elektromotorwicklungen (nicht dargestellt) des BLAC-Motors 12 anliegenden elektrischen Spannung eine gewünschte Stromstärke und damit ein entsprechendes Moment gewährleistet. Ferner kann der Regler 14 einen Vektorregler (nicht dargestellt) aufweisen, der einen Wechselrichter umfasst zum Wechselrichten der an den Wicklungen des BLAC-Motors 12 anliegenden elektrischen Spannung ausgebildet ist.To regulate the speed and the current consumption, a
Wird das Ende eines Reinigungsprogramms, an dem die Spülflotte aus dem Spülbehälter 4 herausgefördert werden soll, erreicht, wird mittels einer Hausgerätesteuerung (nicht dargestellt) der BLAC-Motor 12 über die Regelung 14 angesteuert, derart, dass die Pumpe 10 von dem BLAC-Motor 12 mit einer konstanten Drehzahl angetrieben wird. Um ferner ein konstantes Drehmoment der Pumpe zu gewährleisten, wird mittels Pulsweitenmodulation die an den Wicklungen des BLAC-Motors 12 anliegende elektrische Spannung entsprechend geregelt, damit sich ein entsprechender Strom einstellt.When the end of a cleaning program is reached, at which the washing solution is to be pumped out of the
Zur Erfassung des geförderten Volumens während eines derartigen Abpumpvorganges werden die Stellwerte des Stromreglers kontinuierlich oder mit einer vorgegebenen Abtastfrequenz erfasst und summiert. Dabei kann aus den Stellwerten des Stromreglers auf die Stromaufnahme des BLAC-Motors 12 geschlossen werden. Ferner kann anhand einer abgespeicherten Funktion, bspw. in Form einer Tabelle, aus der Stromaufnahme auf das geförderte Volumen einer Flüssigkeit während eines Pumpvorgangs geschlossen werden, da zwischen dem Lastmoment und dem Volumenstrom der Pumpe 10 ein eindeutiger Zusammenhang besteht.To record the volume pumped during such a pumping process, the control values of the current controller are recorded and summed continuously or with a predetermined sampling frequency. The current consumption of the
So ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren zur Bestimmung des Fördervolumens einer Flüssigkeit auf einfache Weise die Erfassung eines abgepumpten Volumens in einem wasserführenden Haushaltsgerät, ohne dass hierfür die Verwendung zusätzlicher Sensoren erforderlich ist und ohne dass das Messergebnis durch unterschiedliche physikalische Eigenschaften der Spülflotte oder die Einbausituation des wasserführenden Haushaltsgeräts verfälscht wird.Thus, the method according to the invention for determining the pumped volume of a liquid enables the pumped-out volume in a water-conducting household appliance to be recorded in a simple manner without the use of additional sensors and without the measurement result being distorted by different physical properties of the washing liquid or the installation situation of the water-conducting household appliance.
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 22
- Geschirrspülmaschinedishwasher
- 44
- SpülbehälterRinse container
- 66
- Türdoor
- 88
- AblaufleitungDrain line
- 1010
- Pumpepump
- 1212
- ElektromotorElectric motor
- 1414
- ReglerController
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Legal Events
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---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: BSH HAUSGERAETE GMBH, DE Free format text: FORMER OWNER: BSH BOSCH UND SIEMENS HAUSGERAETE GMBH, 81739 MUENCHEN, DE Effective date: 20150408 |
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R016 | Response to examination communication | ||
R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
R020 | Patent grant now final |