DE102013101875A1

DE102013101875A1 - Überwachungseinrichtung für eine elektrische Last und elektrisches Gerät mit einer Überwachungseinrichtung

Info

Publication number: DE102013101875A1
Application number: DE201310101875
Authority: DE
Inventors: Peter Hübinger; Michael Junkmann; André Kersting
Original assignee: Miele und Cie KG
Current assignee: Miele und Cie KG
Priority date: 2013-02-26
Filing date: 2013-02-26
Publication date: 2014-08-28

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Überwachungseinrichtung (22) in einem elektrischen Gerät, wie Haushaltgerät (1), mit mindestens einer eine elektrische Leistung aufnehmende Last (L1 L2, L3). Die ist Überwachungseinrichtung (22) dazu eingerichtet, zentral die aufgenommene elektrische Arbeit (E(T)) des Haushaltgerätes für einen vorbestimmten Auswertungszeitraum (T) als Istwert zu ermitteln und anhand mindestens eines vorgegebenen Grenzwertes (G0, G1, G2) hinsichtlich der Plausibilität zu bewerten. Die Erfindung betrifft ferner ein elektrisches Gerät mit einer entsprechenden Überwachungseinrichtung sowie ein Verfahren zum Betreiben eines elektrischen Gerätes.

Description

Die Erfindung betrifft eine Überwachungseinrichtung in einem elektrischen Gerät, wie Haushaltgerät, mit mindestens einer eine elektrische Leistung aufnehmende Last.
Haushaltgeräte, wie beispielsweise Waschmaschinen beinhalten unteranderem als Last einen Heizkörper, einen Antriebsmotor zum Bewegen einer Waschtrommel und einen Pumpenmotor, um eine Umflutpumpe oder Ablaufpumpe zu betreiben. Um im Fehlerfall die Sicherheit des Gerätes weiterhin zu gewährleisten, ist es bekannt, einzelne Baugruppen durch Sicherungen abzusichern, die die Stromzufuhr bei zu hoher Stromaufnahme unterbrechen.
Aus der DE 10 239 493 A1 ist es bekannt, die Leistung eines Antriebsmotors zu überwachen und bei Unterschreitung einer vorbestimmten Leistung wird ein defekter Antriebsriemen detektiert.
Aus der DE 10 2004 009 046 A1 ist eine Laugenpumpe bekannt, die mit einem Synchronmotor angetrieben wird, der wiederrum mit einer elektronischen Kommutierungsvorrichtung bestromt wird. Anhand einer erfassten Phasenverschiebung des Stromvektors gegenüber dem Spannungsvektor der zugeführten elektrischen Leistung können verschiedene Betriebszustände des Motors erkannt werden.
Aus der DE 38 41 186 A1 ist ein Transformator zur Versorgung von Niedervolt-Halogenlampen bekannt, der eine Überwachungseinrichtung zur Überwachung der aufgenommenen Leistung in einer Kleinspannungsversorgung umfasst. Beim Überschreiten einem fest voreingestellten Leistungswert kann die eingangsseitige Netzleitung zum Transformator unterbrochen werden.
Bei den bekannten Maßnahmen handelt es sich immer um Einzelbetrachtungen einzelner Lasten, die mit hohem Aufwand hinsichtlich sicherer Funktion überwacht und gegebenenfalls abgeschaltet werden können.
Der Erfindung liegt somit eine Aufgabe zu Grunde, eine einfache und zuverlässige Überwachungseinrichtung für ein elektrisches Gerät mit einem oder mehreren Lasten bereitzustellen, das zuverlässig eine fehlerhafte oder defekte Last erkennt.
Erfindungsgemäß wird dieses Problem durch eine Überwachungseinrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1, durch ein Haushaltgerät gemäß Anspruch 9 und durch ein Verfahren gemäß dem weiteren unabhängigen Anspruch 11 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den jeweils abhängigen Ansprüchen.
Die mit der Erfindung erreichbaren Vorteile bestehen darin, dass aufgrund der einmalig vorhandenen, zentralen Überwachungseinrichtung mit sehr einfachen Mitteln eine zuverlässige Überwachung von mindestens einer Last oder einer Mehrzahl von verschiedenen Lasten bereitgestellt wird. Hierbei können insbesondere die elektrischen Eigenschaften, wie Leistungsaufnahme, von verschiedenen Lasten mit der einzigen, zentralen Überwachungseinrichtung überwacht werden. Hierzu ist die Überwachungseinrichtung dazu eingerichtet, als zentrale Baugruppe die gesamte aufgenommene elektrische Energie bzw. Arbeit des Haushaltgerätes für einen vorbestimmten Auswertungszeitraum als Istwert zu ermitteln und anhand eines vorgebebnen Grenzwertes hinsichtlich der Plausibilität zu bewerten. Anders ausgedrückt, die momentan aufgenommene elektrische Arbeit wird mit einem für diesen Zeitraum vorgesehenem Grenzwert verglichen, sodass für unterschiedliche Programmabschnitte des Gerätes unterschiedliche Grenzwerte für die Plausibilitätsprüfung vorgegeben werden. Beispielsweise kann der Antriebsmotor für die Trommel in einem Zeitraum überwacht werden, in dem eine vorbekannte Leistung für einen begrenzten Zeitraum, beispielsweise 0,5 Sekunden, als Kennzahl für den Sollwert oder mehrere Sollwerte vorgegeben. Als Sollwert ist auch zu verstehen, dass ein oberer Grenzwert und ein unterer Grenzwert vorgegeben werden kann, wobei sich der tatsächlich ermittelte Wert für die zugeführte Energie zwischen diesen beiden Grenzwerten befinden muss, um nicht als fehlerhaft deklariert zu werden.
In einer zweckmäßigen Ausführung ist die Überwachungseinrichtung dazu eingerichtet, zwei oder mehrere Lasten zu überwachen, wobei für ein vorbestimmter Auswertungszeitraum jeweils für den jeweiligen Auswertungszeitraum individuell vorgegebener Grenzwert vorgesehen ist, der die Gesamtlast der in dem Auswertungszeitraum aktivierten Lasten berücksichtigt. Wie bereits vorstehend erwähnt, ist dadurch mit einer einzigen Überwachungseinrichtung die Überwachung mehrerer, auch verschiedener Lasten während des Betriebes des Gerätes möglich.
Insgesamt ist es vorteilhaft, dass die Überwachung der einzelnen Lasten dann erfolgt, während das Gerät betrieben und seine vorbestimmte Funktion übernimmt. Es ist kein separater und zeitaufwändiger Diagnosezyklus notwendig. In einer zweckmäßigen Ausführung ist es jedoch vorgesehen, für eine sogenannte Diagnoseroutine, die separat aktivierbar ist, die Lasten in einer vorgegebenen Abfolge zu aktivieren und zu deaktivieren. Damit können im Servicefall oder in der Endkontrolle der Gerätefertigung alle Lasten schnell auf ihre ordnungsgemäße Funktion überprüft werden.
In einer zweckmäßigen Weiterbildung umfasst die Überwachungseinrichtung ein Erfassungsmittel zur Erfassung des dem Haushaltgerät zugeführten Stromes und Spannung, um die dem Haushaltgerät zugeführte elektrische Leistung in einem vordefinierten Zeitraum zu ermitteln. Das Erfassungsmittel ist dabei in oder an der zentralen Versorgungsleitung für die Stromzufuhr des Gerätes angebracht, um Strommessungen und Spannungsmessungen durchzuführen und die jeweils gemessenen oder erfassten Werte einer Rechnereinheit in der Überwachungseinrichtung zur Bewertung zur Verfügung zu stellen.
In einer weiteren, insgesamt vorteilhaften Ausführung ist die Überwachungseinrichtung (dazu eingerichtet und ausgebildet, für die Bewertung der aufgenommenen Energie die zugeführte Leistung zur Last oder zu den Lasten anhand einer Liste von verschiedenen Sollwerten oder einer Kennlinie zur Definition eines Sollwertverlaufs für einen vorbestimmten Zeitraum zu beurteilen. Wie bereits oben ausgeführt, wird die zugeführte Leistung zentral in der Versorgungsleitung des Gerätes vorgenommen. Die charakteristische Leistungsaufnahme für einen jeweils vorbestimmten Zeitabschnitt für die jeweils aktivierte Last wird dabei als Kennlinie erfasst und mit einer Sollwertkennlinie verglichen. So können auch Lasten, die ein sehr dynamisches Verhalten hinsichtlich der Leistungsaufnahme haben, sehr genau auf ihren ordnungsgemäßen Betrieb oder Funktion überwacht werden.
Insgesamt ist es ferner zweckmäßig, dass die Überwachungseinrichtung dazu ausgebildet ist, ein Schaltmittel zur Unterbrechung der dem Haushaltgerät zugeführten elektrischen Leistung, in Abhängigkeit der ermittelten Plausibilität der zugeführten elektrischen Energie zu steuern. Mit dem Schaltmittel wird die Überwachungseinrichtung als Sicherheitseinrichtung aufgerüstet, die in der Lage ist, neben der Erkennung eines problematischen Zustandes einer elektrischen Last auch eine zentrale Abschaltung der gesamten Versorgung für diese eine bzw. für alle Lasten vorzunehmen. Beispielsweise bei einer erhöhten Energieaufnahme aufgrund eines Defektes kann es zu einer Überhitzung im Gerät oder gar zu einem Brand kommen, wenn keine Abschaltung erfolgt. Die Abschaltung dient somit zur Vermeidung einer Gefahr für Personen und Gegenstände im Umkreis des Gerätes.
Um mit einem einfachen, zuverlässigen und kostengünstigen Aufbau die recht komplexen Rechen- und Vergleichsoperationen bereitzustellen, umfasst die Überwachungseinrichtung einen Mikrocontroller, der dazu eingerichtet ist, anhand der erfassten Werte die Bewertung der Plausibilität durchzuführen und das Schaltmittel zur Unterbrechung der zugeführten Energie zu steuern bzw. zu betätigen.
Der Mikrocontroller umfasst in einer vorteilhaften Weiterbildung mit einer Steuereinrichtung zur Durchführung eines Geräteprogrammes eine Datenverbindung, um in Abhängigkeit des jeweils erreichten Zustandes und den sich daraus ergebenden Bedingungen hinsichtlich der Leistungszuführung zum Gerät jeweils spezifische Grenzwerte und/oder Werte für die Auswertezeiträume zu empfangen. Damit können die Grenzwerte sehr eng an die jeweils im programmgesteuerten Ablauf der Lastaktivitäten und den daraus resultierenden individuellen Leistungs- bzw. Energiebedarf abgestimmt bzw. angepasst werden. Im Steuerungsprogramm werden hierbei die Grenzwerte in zeitlichen Abschnitten an die Überwachungseinrichtung übergeben, die sich programmbedingt bzw. ablaufbedingt voneinander unterscheiden können.
In einer weiteren Ausführung ist die Überwachungseinrichtung dazu eingerichtet, eine Warn-Meldung oder eine Fehler-Meldung direkt an ein Ausgabemittel oder an die Steuereinrichtung des Gerätes auszugeben, wenn die Plausibilität hinsichtlich der zugeführten elektrischen Energie vorgegebene Grenzwerte nicht einhält. Die Steuereinrichtung kann mittels bereits im Gerät vorhandener Ausgabemittel, wie Display oder Summer die entsprechende Fehler- oder Warnmeldung erzeugen bzw. ausgeben.
Die Erfindung betrifft ferner ein Haushaltgerät mit einem oder mehreren elektrischen Lasten und einer Steuereinrichtung zur Durchführung eines Geräteprogramms, die anhand des Programmablaufs die einzelnen Lasten ein- oder ausschalten kann, und einer Überwachungseinrichtung wie vorstehend beschrieben, die mittels einem Schaltmittel die Zuführung elektrischer Leistung, vorzugsweise zentral für alle oder eine Vielzahl von Lasten, abschalten kann.
In einer zweckmäßigen Ausführung umfasst die Steuereinrichtung einen Mikrocontroller, der zur Durchführung eines Haushaltgeräteprogramms und ferner zur Bereitstellung der Funktion der Überwachungseinrichtung wie vorstehend beschrieben, eingerichtet bzw. programmiert ist. Damit wird auf einfache und kostengünstige Weise mit einem einzigen Mikrocontroller, der in der Regel in der Steuereinrichtung ohnehin vorhanden ist, auch die Sicherheitsfunktion entsprechend der Überwachungseinrichtung bereitgestellt.
In einer weiteren Ausführung sind die Überwachungseinrichtung und/oder die Steuereinrichtung des Haushaltgerätes unabhängig vom Schaltmittel zum zentralen Abschalten der Lasten an eine elektrische Energieversorgung angeschlossen.
Das Haushaltgerät ist dabei in einer Ausführung ausgebildet als Waschmaschine ausgebildet, umfassend folgende elektrische Leistung aufnehmende Lasten:

– einen Antriebsmotor zum Antrieb einer drehbaren Trommel,
– einen Heizkörper zur Beheizung von Waschflüssigkeit in einem Laugenbehälter und
– einer Pumpe mir einem elektrischen Motor zur Förderung von Waschflüssigkeit aus dem Laugenbehälter.

In einer anderen Ausführung ist das Haushaltgerät als Wäschetrockner ausgebildet, umfassend folgende elektrische Leistung aufnehmende Lasten:

– ein Gebläse,
– eine Heizeinrichtung zur Beheizung der Prozessluft
– eine Kühleirichtung oder ein Kühlgebläse zur Kühlung der Prozessluft und/oder
– eine Pumpe zur Förderung von Kondensat und / oder
– einen Antriebsmotor für einen Kompressor bei Verwendung einer Wärmepumpe.

In einer anderen Ausführung ist das Haushaltgerät als Getränkebereiter ausgebildet, umfassend folgende elektrische Leistung aufnehmende Lasten:

– einen Antriebsmotor zum Antrieb eines Mahlwerks,
– einen Heizkörper zur Beheizung von Frischwasser in einem Boiler oder Durchlauferhitzer und
– einer oder mehrerer Pumpe / Pumpen mit jeweils einem elektrischen Motor zur Förderung von Wasser in einem Leitungssystem zur / von einer Brüheinheit zur Bereitung eines Getränkes.

Das Haushaltgerät mit einer der oben genannten Überwachungseinrichtungen kann auch als Backofen, Kühlschrank oder Mikrowellenofen, umfassend ein- und ausschaltbare Lasten zur Bereitstellung der jeweils vorgesehenen Funktion des Haushaltgerätes, ausgebildet sein.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Betreiben eines elektrischen Gerätes, wie Haushaltgerät, welches zumindest eine elektrische Leistung aufnehmende Last umfasst, die mittels einer Steuereinrichtung ein- oder ausgeschaltet werden kann,
dadurch gekennzeichnet,
dass die aufgenommene elektrische Energie der zumindest einen Last für einen vorbestimmten Zeitraum ermittelt und mit mindestens einem Grenzwert oder einem Werteberich hinsichtlich Plausibilität verglichen wird.
Eine vorteilhafte Weiterbildung des Verfahrens ist dazu ausgebildet, dass die Zufuhr zu den elektrischen Lasten unterbrochen wird, wenn die Bewertung Plausibilität einen fehlerhaften oder kritischen Zustand der Last ergibt.
In einer insgesamt zweckmäßigen Ausführung des Verfahrens sind die Auswertezeiten so festgelegt, dass der vorbestimmte Auswertungszeitraum für eine jeweils aktive Last im Bereich zwischen 10 Millisekunden und 5 Sekunden liegt.
In einer weiteren Ausführung sind für einzelne zeitliche Abschnitte des Geräteprogramms jeweils individuelle Grenzwerte und /oder individuell festgelegte Zeiten für die jeweils vorbestimmten Bewertungszeiträume zur Bewertung der Plausibilität der zugeführten Energie festgelegt bzw. vorbestimmt. Das bedeutet, dass für eine Last, bei der die Feststellung eines Defekts eine längere Zeit, beispielsweise 5 Sekunden, benötigt wird, diese Zeit als Auswertezeitraum für die Überwachung vorgegeben wird. Bei Lasten, beispielsweise Motoren, kann ein Fehler bereits nach einer Halbwelle der Eingangswechselspannung von 230 V Effektivwert, 50 Hz festgestellt werden. So ist es bei Kenntnis der Aktivierung einer solchen Last ein Auswertezeitraum von 10 oder 20 Millisekunden ausreichend zur schnellen Fehlererkennung.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen rein schematisch dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben. Es zeigen
1: eine Waschmaschine mit den entsprechenden Funktionsbauteilen;
2: ein Beispiel einer Überwachungseinrichtung;
3: schematisch ein Prinzip der Bewertung und
4, 5: in einer Diagrammdarstellung das Prinzip der Bewertung.
In 1 ist in rein schematischer Darstellung als elektrisches Gerät beispielhaft eine Waschmaschine 1 mit einem als Laugenbehälter 2 ausgebildeten Behandlungsbehälter dargestellt. Die Positions- und Richtungsangaben beziehen sich auf die betriebsgemäße Aufstellposition der Waschmaschine 1. Innerhalb des Laugenbehälters 2 ist eine drehbar gelagerte und über einen elektrischen Motor 13 angetriebene Trommel 3 angeordnet, die die im Laugenbehälter 2 befindlichen Wäschestücke 8 bewegt. Die Trommel 3 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel aus Edelstahl hergestellt und mit einer Vielzahl an Öffnungen für die Durchflutung versehen. Das Gehäuse 4 hat eine Beladungsöffnung 9, über die das Innere der Trommel 3 durch die Dichtungsmanschette 6 hindurch erreichbar ist. Die Beladungsöffnung 9 ist mittels einer Tür 5 verschließbar. Im unteren Bereich des Laugenbehälters 2 ist ein Heizkörper 7 angeordnet, der die Waschflüssigkeit 19 im Laugenbehälter erhitzen kann. Im oberen Bereich der Maschine 1 ist ein Einlassventil 15 skizziert, welches das Einlaufen des Wassers aus dem Versorgungsnetz bereitstellt. Über den Einspülkasten 11 wird das Wasser über das Verbindungsrohr 14 in den Laugenbehälter 2 geleitet, wobei im Einspülkasten 11 eingegebenes Waschmittel mit in den Laugenbehälter 2 gespült wird. Unterhalb des Laugenbehälters 2 ist eine Ablaufeinrichtung 12 angeordnet, die die verbrauchte Waschflüssigkeit oder das Spülwasser aus dem Laugenbehälter 2 zur Ablaufleitung 12c herausführt, die in der Regel in einen Abwasserkanal mündet. Die Geräte-Steuereinrichtung 18 steuert das Einlassventil 15, die Aktivität der Ablaufeinrichtung 12, in diesem Beispiel den Motor 12d der Ablaufpumpe 12a, den Antriebsmotor 13, der über das Leistungsteil oder einen Frequenzumrichter 16 bestromt wird, und den Heizkörper 7. Im unteren Bereich des Laugenbehälters 2, bezogen auf die bertriebsgemäße Aufstellposition der Waschmaschine 1, ist die Pumpe 17a mit dem Pumpenmotor 17d in einer Umfluteinrichtung angebracht. Die Pumpe 17a ist auf der Eingangsseite bzw. Saugseite mit dem Ablaufrohr 12b verbunden und kann die darin befindliche Waschflüssigkeit 19 durch die Leitung 17b in den oberen Bereich des Laugenbehälters 2 bzw. der Trommel 3 fördern. Durch die Düse bzw. den Auslass 17c spritzt bzw. fließt die Waschflüssigkeit 19 auf die Wäschestücke 8. Über die elektrische Leitung 21 kann die Waschmaschine mittels eines Steckverbinders 21a an eine Netzversorgung UN angeschlossen werden. In die Versorgungsleitung 21, zwischen dem Geräteanschluss 21a und den elektrischen Lasten 7, 13, 12d, 17d, 18 im Gerät ist die Überwachungseinrichtung 22 zwischengeschaltet.
2 zeigt in schematischer Form die Überwachungseinrichtung 22 in Verbindung mit den Lasten L1, L2, L3 und der Gerätesteuereinrichtung 18. In diesem Beispiel ist ein Netzteil 24 vorhanden, das die Netzeingangsspannung UN in eine geeignete Kleinspannung, beispielsweise 5 V Gleichspannung, zur Versorgung des Mikrocontrollers uCS der Überwachungseinrichtung 22 und /oder des Mikrocontrollers uCM der Steuereinrichtung 18 umwandelt. In die Versorgungsleitung 22 ist ein Erfassungsmittel 23 angebracht, das die dem Gerät zugeführte Netzspannung UN und den zugeführten Strom I erfasst und als Datum oder Signal dem uCS zuführt. Der Mikrocontroller uCS ist umfasst diesem Beispiel eine Datenverbindung 28 zum Mikrocontroller der uCM der Steuerung, die dazu eingerichtet ist, je nach Zustand oder Schritt des ablaufenden Geräteprogramms jeweils aktuelle Grenzwerte G1, G2, G3, G0, G(t) bezüglich der momentan aktivierten Last L1, L2, L3 an den Mikrocontroller uCS der Überwachungseinrichtung zu übermitteln oder bereitzustellen. Die einzelnen Lasten sind an der internen Versorgungsleitung 22b angeschlossen, sie werden jedoch von der Steuereinrichtung 18 bzw. vom Mikrocontroller uCM ein- und ausgeschaltet. Wenn mittels des Mikrocontrollers uCS der Überwachungseinrichtung 22 eine unzulässige Leistungsaufnahme für einen vordefinierten Zeitraum festgestellt wird, so trennt der Mikrocontroller uCS mittels der Schalteinrichtung 26 die interne Netzleitung 22b vom externen Netzeingang UN. Mittels einer Ausgabevorrichtung 27 können Alarmmeldungen oder Warnmeldungen an den Benutzer ausgegeben werden.
4 zeigt in einer Diagrammdarstellung das Prinzip der Bewertung der aufgenommenen elektrischen Energie für eine oder mehrere gleichzeitig aktivierte Lasten L1, L2, L3. Die vertikale Achse skizziert die aufgenommene bzw. die der Last L1, L2, L3 zugeführte Energie und die waagerechte Achse die Zeit t. Zum Zeitpunkt t1 wird die Erfassung gestartet und zum Zeitpunkt t2 beendet. Die vorbestimmte Zeit TB für den Bestimmungszyklus ergibt sich aus der Zeit zwischen t2 und t1. Der Grenzwert G0 definiert den Wert, der minimal von einer Last aufgenommen werden muss, sobald diese aktiviert ist. Der Bereich zwischen dem Grenzwert G0 und G1 definiert den zulässigen Beriech, der für den normalen Betrieb der momentan zugeschalteten Last erwartet wird, wie dies der Bewertungszyklus Z3 zeigt. Wenn, wie es der Testzyklus Z4 zeigt, der untere Grenzwert G0 nicht erreicht wird, so wird ein Fehlerzustand F generiert, der zu einer Fehlermeldung ALARM oder Abschalten der Versorgungsspannung führen kann. Zwischen dem Grenzwert G1 und G2 ist ein noch zulässiger Bereich für die Energieaufnahme definiert, in dem eine erhöhte Energieaufnahme aufgrund Verschließerscheinungen der Last oder der mit der Last L1, L2, L3 angetriebenen Vorrichtungen definiert ist. Das Ergebnis A bedeutet, dass der Betrieb der Last im Gerät zwar noch unkritisch ist, jedoch dem Benutzer ein Hinweis auf eine anstehende Wartung gegeben werden kann. Wenn der Grenzwert G2 innerhalb der Bewertungsperiode TB erreicht oder überschritten wird, wie es der Energieverlauf Z1 zeigt, dann wird dies als Fehler F oder unzulässiger Betrieb interpretiert und eine Sicherheitsfunktion, wie das Abschalten der internen Spannungsversorgung 22b, durchgeführt.
In 3 ist beispielhaft das Prinzip der Bewertung schematisch dargestellt. Hier wird die kontinuierlich oder schrittweise erfasste Leistung P(t) um einen Korrekturwert P(G), der die sogenannte Grundlast angibt, mittels Addierer Add reduziert. Damit wird die Grundlast, die für die nicht herangezogen werden kann, aus der Berechnung herausgefiltert. Diese bereinigte Leistungswert bzw. Werte werden mittels einer Integrierfunktion Int über die Zeit t1 bis t2 integriert, sodass am Ende als Ergebnis die aufgenommene elektrische Arbeit bzw.-. Energie E(T) für den Bewertungszeitraum T vorliegt. Dies ist eine recht einfach in einem Mikrocontroller umzusetzende Rechenoperation.
5 zeigt in einer Diagrammdarstellung das Prinzip der Bewertung der aufgenommenen elektrischen Energie beispielhaft für eine nicht lineare Last L1, L2 oder L3, beispielsweise einen Motor, der beim Einschalten einen erhöhte Stromaufnahme oder Leistungsaufnahme hat, als im eingeschwungenen Zustand im laufenden Betrieb. Die vertikale Achse skizziert die aufgenommene bzw. die der Last L1, L2 oder L3 zugeführte Leistung P und die waagerechte Achse die Zeit t. Zum Zeitpunkt t1 wird die Erfassung gestartet und die Last aktiviert. Zum Zeitpunkt t2 wird die Erfassung beendet, die Last bleibt weiterhin eingeschaltet, womit die Überwachungsphase TB festgelegt ist. Die Kennlinie P(t) skizziert dabei die sich ändernde Leistungsaufnahme der Last, die nach dem Einschalten auf einen Wert ansteigt, der größer ist, als der normale Betriebswert. Die Kennlinie G(t) definiert den Grenzwert für die dynamische Leistungsaufnahme, der die korrekte Funktion definiert, solange der erfasste Leitungswert P(t) diesen Grenzwert G(t) nicht überschreitet. Die Kennlinien sind zweckmäßigerweise als Wertetabellen im Speicher der Überwachungseinrichtung (22) abgelegt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10239493 A1 [0003]
DE 102004009046 A1 [0004]
DE 3841186 A1 [0005]

Claims

Überwachungseinrichtung (22) in einem elektrischen Gerät, wie Haushaltgerät (1), mit mindestens einer eine elektrische Leistung aufnehmende Last (L1 L2, L3), dadurch gekennzeichnet, dass die Überwachungseinrichtung (22) dazu eingerichtet ist, zentral die aufgenommene elektrische Energie (E(T)) des Haushaltgerätes für einen vorbestimmten Auswertungszeitraum (TB) als Istwert zu ermitteln und anhand mindestens eines vorgegebenen Grenzwertes (G0, G1, G2) hinsichtlich der Plausibilität zu bewerten.
Überwachungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Überwachungseinrichtung (22) dazu eingerichtet ist, zwei oder mehrere Lasten (L1, L2, L3) zu überwachen, wobei für ein vorbestimmter Auswertungszeitraum (TB) jeweils für den jeweiligen Auswertungszeitraum (TB) individuell vorgegebener Grenzwert (G0, G1, G2) vorgesehen ist, der die Gesamtlast der in dem Auswertungszeitraum (TB) aktivierten Lasten berücksichtigt.
Überwachungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch ein Erfassungsmittel (23) zur Erfassung des dem Gerät (1) zugeführten Stromes und Spannung, um die dem Gerät (1) zugeführte elektrische Leistung (P(t)) zu ermitteln.
Überwachungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Überwachungseinrichtung (22) dazu eingerichtet und ausgebildet ist, für die Bewertung der aufgenommenen Energie (E(T)) die zugeführte Leistung (P(t)) zur Last (L1, L2, L3) oder zu den Lasten anhand einer Liste von verschiedenen Sollwerten oder einer Kennlinie (G(t) zur Definition eines Sollwertverlaufs für einen vorbestimmten Zeitraum (TB) zu beurteilen.
Überwachungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Überwachungseinrichtung (22) dazu ausgebildet ist, ein Schaltmittel (26) zur Unterbrechung der Gerät (1) zugeführten elektrischen Leistung oder Stromes, in Abhängigkeit der ermittelten Plausibilität der zugeführten elektrischen Energie zu steuern.
Überwachungseinrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 4, gekennzeichnet durch einen Mikrocontroller (uCS), der dazu eingerichtet ist, anhand der erfassten Werte die Bewertung der Plausibilität durchzuführen und das Schaltmittel (26) zur Unterbrechung der zugeführten Energie zu steuern bzw. zu betätigen.
Überwachungseinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Mikrocontroller (uCS) mit einer Steuereinrichtung (16) zur Durchführung eines Geräteprogrammes eine Datenverbindung (28) umfasst, um in Abhängigkeit des jeweils erreichten Zustandes und den sich daraus ergebenden Bedingungen hinsichtlich der Leistungszuführung zum Gerät (1) jeweils spezifische Grenzwerte (G0, G1, G2) und/oder Werte für die Auswertezeiträume (TB) zu empfangen.
Überwachungseinrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Überwachungseinrichtung (22) dazu eingerichtet ist, eine Warn-Meldung (ALARM) oder eine Fehler-Meldung direkt an ein Ausgabemittel (27) oder an die Steuereinrichtung (18, uCM) des Gerätes (1) auszugeben, wenn die Plausibilität hinsichtlich der zugeführten elektrischen Energie (E(t)) vorgegebene Grenzwerte (G0, G1, G2, G(t)) nicht einhält.
Elektrisches Gerät, wie Haushaltgerät (1), mit einem oder mehreren elektrischen Lasten (7, 13, 12d, 17d) und einer Steuereinrichtung (18) zur Durchführung eines Geräteprogramms, die anhand des Programmablaufs die einzelnen Lasten (7, 13, 12d, 17d) ein- oder ausschalten kann, und einer Überwachungseinrichtung (22) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, die mittels einem Schaltmittel (26) die Zuführung elektrischer Leistung abschalten kann.
Elektrisches Gerät (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (18) einen Mikrocontroller (uCM) umfasst, der zur Durchführung eines Haushaltgeräteprogramms und ferner zur Bereitstellung der Funktion der Überwachungseinrichtung (22, uCS) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 eingerichtet bzw. programmiert ist.
Elektrisches Gerät (1) nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Überwachungseinrichtung (22) und/oder die Steuereinrichtung (18, uCM) des Haushaltgerätes (1) unabhängig vom Schaltmittel (26) zum zentralen Abschalten der Lasten (7, 13, 12d, 17d) an eine elektrische Energieversorgung (24) angeschlossen ist /sind.
Elektrisches Gerät nach einem der Ansprüche 9 bis 11, welches ausgebildet ist als Waschmaschine (1), umfassend folgende elektrische Leistung aufnehmende Lasten (L1, L2, L3): – einen Antriebsmotor (13) zum Antrieb einer drehbaren Trommel (3), – einen Heizkörper (7) zur Beheizung von Waschflüssigkeit (19) in einem Laugenbehälter (2) und – einer Pumpe (12a, 17a) mit einem elektrischen Motor (12d, 17d) zur Förderung von Waschflüssigkeit (19) aus dem Laugenbehälter (2) oder zur Umflutung.
Elektrisches Gerät nach einem der Ansprüche 9 bis 11, welches ausgebildet ist als Wäschetrockner, umfassend folgende elektrische Leistung aufnehmende Lasten (L1, L2, L3): – ein Gebläse, – eine Heizeinrichtung zur Beheizung der Prozessluft – eine Kühleirichtung oder ein Kühlgebläse zur Kühlung der Prozessluft und/oder – eine Pumpe zur Förderung von Kondensat und / oder – einen Antriebsmotor für einen Kompressor bei Verwendung einer Wärmepumpe.
Elektrisches Gerät nach einem der Ansprüche 9 bis 11, welches ausgebildet ist als Bügelmaschine, umfassend folgende elektrische Leistung aufnehmende Lasten (L1, L2, L3): – ein Gebläse, – eine Heizeinrichtung zur Beheizung einer Bügelfläche oder Bügelsohle, – eine Heizeinrichtung zur Erzeugung von Dampf, – eine Pumpe zur Forderung von Wasser zur Dampferzeugung und/oder – einen Motor zum Antreiben einer drehbaren Walze.
Elektrisches Gerät nach einem der Ansprüche 9 bis 11, welches ausgebildet ist als Getränkebereiter, umfassend folgende elektrische Leistung aufnehmende Lasten (L1, L2, L3): – einen Antriebsmotor zum Antrieb eines Mahlwerks, – einen Heizkörper zur Beheizung von Frischwasser in einem Boiler oder Durchlauferhitzer und – einer oder mehrerer Pumpe / Pumpen mit jeweils einem elektrischen Motor zur Förderung von Wasser in einem Leitungssystem zur / von einer Brüheinheit zur Bereitung eines Getränkes.
Elektrisches Gerät nach einem der Ansprüche 9 bis 11, welches ausgebildet ist als Backofen, Kühlschrank oder Mikrowellenofen, umfassend ein- und ausschaltbare Lasten (L1, L2, L3) zur Bereitstellung der jeweils vorgesehenen Funktion des Haushaltgerätes.
Verfahren zum Betreiben eines elektrischen Gerätes oder Haushaltgerätes (1), welches zumindest eine elektrische Leistung aufnehmende Last (L1, L2, L3) umfasst, die mittels einer Steuereinrichtung (18) ein- oder ausgeschaltet werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass die aufgenommene elektrische Energie der zumindest einen Last (L1, L2, L3) für einen vorbestimmten Zeitraum (TB) ermittelt und mit mindestens einem Grenzwert (G0, G1, G2) oder einem Werteberich hinsichtlich Plausibilität verglichen wird.
Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Zufuhr zu den elektrischen Lasten (L1, L2, L3) unterbrochen wird, wenn die Bewertung Plausibilität einen fehlerhaften oder kritischen Zustand der Last ergibt.
Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass der vorbestimmte Auswertungszeitraum (TB) für eine jeweils aktive Last (L1, L2, L3) im Bereich zwischen 10 Millisekunden und 5 Sekunden liegt.
Verfahren nach Anspruch 17, 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass für einzelne zeitliche Abschnitte des Geräteprogramms jeweils individuelle Grenzwerte (G1, G2, G3 (G(t)) und /oder individuell festgelegte Zeiten (t1, t2) für die jeweils vorbestimmten Bewertungszeiträume (TB) zur Bewertung der Plausibilität der zugeführten elektrischen Energie (E, P(t)) festgelegt bzw. vorbestimmt sind.