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EP2403986B1 - Verfahren und schaltungsanordnung zum ermitteln der beladung und/oder der unwucht einer wäschetrommel einer waschmaschine - Google Patents

Verfahren und schaltungsanordnung zum ermitteln der beladung und/oder der unwucht einer wäschetrommel einer waschmaschine Download PDF

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Publication number
EP2403986B1
EP2403986B1 EP20100711608 EP10711608A EP2403986B1 EP 2403986 B1 EP2403986 B1 EP 2403986B1 EP 20100711608 EP20100711608 EP 20100711608 EP 10711608 A EP10711608 A EP 10711608A EP 2403986 B1 EP2403986 B1 EP 2403986B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
laundry drum
imbalance
electric motor
loading
current
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
EP20100711608
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP2403986A1 (de
Inventor
Hasan Gökcer ALBAYRAK
Torsten Böttger
Jörg SKRIPPEK
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BSH Hausgeraete GmbH
Original Assignee
BSH Bosch und Siemens Hausgeraete GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by BSH Bosch und Siemens Hausgeraete GmbH filed Critical BSH Bosch und Siemens Hausgeraete GmbH
Publication of EP2403986A1 publication Critical patent/EP2403986A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP2403986B1 publication Critical patent/EP2403986B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06F—LAUNDERING, DRYING, IRONING, PRESSING OR FOLDING TEXTILE ARTICLES
    • D06F34/00—Details of control systems for washing machines, washer-dryers or laundry dryers
    • D06F34/14—Arrangements for detecting or measuring specific parameters
    • D06F34/18—Condition of the laundry, e.g. nature or weight
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06F—LAUNDERING, DRYING, IRONING, PRESSING OR FOLDING TEXTILE ARTICLES
    • D06F34/00—Details of control systems for washing machines, washer-dryers or laundry dryers
    • D06F34/08—Control circuits or arrangements thereof
    • D—TEXTILES; PAPER
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    • D06F2105/00—Systems or parameters controlled or affected by the control systems of washing machines, washer-dryers or laundry dryers
    • D06F2105/54—Changing between normal operation mode and special operation modes, e.g. service mode, component cleaning mode or stand-by mode

Definitions

  • the invention relates to a method for obtaining information about the loading and / or unbalance of a laundry drum of a washing machine, wherein the laundry drum is driven by means of an electric motor.
  • the stator of the electric motor has at least one winding which is coupled to an inverter controlled by a control unit - also denoted as an inverter.
  • the invention also relates to a circuit arrangement for determining the imbalance and / or the loading of a laundry drum.
  • the invention relates to a washing machine with such a circuit arrangement.
  • the document EP-A1-1561851 discloses a method and a circuit arrangement for determining the imbalance and the loading of a drum of a washing machine, with an electric motor whose stator has at least one winding, an inverter for providing an alternating electrical voltage to the at least one winding of the stator and a control unit for driving the inverter , wherein the control unit is designed to determine the load and the imbalance of the laundry drum depending on measured values for the current I q .
  • a method information about the loading and / or unbalance of a laundry drum of a washing machine is obtained.
  • the laundry drum is driven by means of an electric motor, the stator has at least one winding which is coupled to a controlled by a control unit inverter.
  • the laundry drum is accelerated to a predetermined speed.
  • the laundry drum is then braked, d. H. there is a transition from engine operation to generator operation of the electric motor.
  • an electrical current flowing via the at least one winding of the stator and / or an electrical intermediate circuit voltage is measured.
  • a profile of the electric power supplied by the electric motor in the generator mode is evaluated in each case for the duration of one revolution of the laundry drum.
  • the imbalance and / or the loading of the laundry drum is then deduced.
  • the current flowing through the winding of the stator and / or the intermediate circuit voltage is used to determine the load and / or the imbalance of the laundry drum.
  • the fact that the current flowing through the winding during generator operation and the intermediate circuit voltage represent a measure of the moment of inertia of the laundry drum and thus of its charge is used. This relationship is especially true immediately after the transition to generator operation - it is thus advantageous if the determination of the load and / or imbalance is initiated with this transition.
  • the measurement of the current and / or the intermediate circuit voltage can also begin with this transition or immediately thereafter. However, the measurement of the current and / or the DC link voltage can also be done in addition to engine operation.
  • the unbalance and the load can be determined individually for each
  • a permanent-magnet synchronous motor is preferably used as an electric motor.
  • Such synchronous motors are known to be characterized by high efficiencies over z. B. Asynchronous motors off.
  • By a high efficiency of the electric motor can be made compact, so that advantages in terms of cost due to the material savings can be achieved.
  • it is possible to use such a permanent-magnet synchronous motor whose stator has a three-phase design and thus has a total of three windings - so-called phase phases. Currents in all windings of the stator are preferably measured and evaluated with regard to the loading and / or the imbalance of the laundry drum. With a three-phase stator, measured values are available for a total of three currents for determining the load and / or the unbalance. The results of this determination can then be compared.
  • a permanent-magnet synchronous motor is also advantageous that the currents flowing in the phase strands can be accurately detected by the inverter without much effort.
  • the measured values for the current and / or for the intermediate circuit voltage are compared with values stored in a memory of the control unit. Depending on the outcome of this comparison, the loading and / or unbalance can then be determined.
  • the values stored in the memory may be determined by experiments during a development phase of the washing machine. In other words, in this embodiment, a relationship between the load and / or the imbalance to the measured values for the current and / or for the intermediate circuit voltage is modeled. It may, for example, be such that a plurality of value ranges are predetermined for the current and / or for the intermediate circuit voltage, which is assigned to a respective load of the laundry drum. If the current intensity of the measured current and / or the amplitude of the intermediate circuit voltage falls within a predetermined value range, then the load assigned to this value range can be read directly.
  • an energy supplied by the electric motor during braking of the laundry drum ie during generator operation within a predefinable time interval, is calculated using the measured values for the current and / or the intermediate circuit voltage and the load and / or imbalance is / are determined from this energy.
  • the energy supplied by the electric motor can be calculated either alone from the intermediate circuit voltage or from the measured current, a high accuracy and high
  • resolution in the determination of the loading and / or the imbalance can be achieved, in particular, when the energy is calculated both from the intermediate circuit voltage and from the current. This calculation can be done for example by a simple multiplication.
  • the energy delivered by the electric motor during generator operation within the predefinable time interval is available as the basis for determining the imbalance and / or the load.
  • a relationship of the unbalance and / or the load to the calculated energy can be modeled.
  • the modeling of this relationship can be done by a mathematical function.
  • this relationship can be modeled by a characteristic curve.
  • the moment of inertia of the laundry drum directly depends on its load.
  • the moment of inertia can be determined using the measured values for the current and / or the intermediate circuit voltage and used as a measure of the loading of the laundry drum. It may for example be such that the moment of inertia of an unloaded laundry drum is stored in a memory of the control unit and the moment of inertia of the loaded laundry drum is determined in the generator mode. The moment of inertia caused by the loading of the laundry drum can then be calculated as a measure of the load by a simple subtraction.
  • a profile of the power supplied by the electric motor in generator operation for the duration of one revolution of the laundry drum is evaluated, and depending on this course, the imbalance of the laundry drum is determined. It takes advantage of the fact that the imbalance of the laundry drum can be detected by means of a fluctuation in the course of the power for the duration of one drum revolution. The variation of this course then represents a direct measure of the imbalance of the laundry drum.
  • the invention provides a circuit arrangement for determining the imbalance and / or the loading of a laundry drum of a washing machine.
  • the circuit arrangement comprises an electric motor which extends can be operated as a generator.
  • the stator of the electric motor has at least one winding.
  • the circuit arrangement further comprises an inverter for providing an electrical alternating voltage to the at least one winding of the stator.
  • the circuit arrangement comprises a control unit for controlling the inverter.
  • the control unit is designed to measure an electric current flowing in generator operation of the electric motor via the winding of the stator and / or an intermediate circuit voltage and, depending on measured values for the current and / or DC link voltage, the load and / or imbalance of the laundry drum to investigate.
  • the invention finally includes a washing machine with a circuit arrangement according to the invention.
  • An in Fig. 1 illustrated circuit arrangement 1 is used to operate a washing machine.
  • the circuit arrangement 1 comprises on the input side a bridge rectifier 2 with a total of four diodes, which is connected to terminals L, N.
  • a DC / DC converter 3 is connected, by means of which supply voltages VCC and VDD are provided for the circuit arrangement 1.
  • an intermediate circuit capacitor 4 is connected.
  • a voltage divider 5 is connected in parallel.
  • the voltage divider 5 comprises three resistors 5a 5b, 5c and an impedance converter 5d.
  • the impedance converter 5d is formed by an operational amplifier whose output is coupled to a first input 6 of a control unit 7.
  • the control unit 7 is a microprocessor in the example.
  • the control unit 7 can detect and evaluate the voltage applied to the intermediate circuit capacitor 4 via the first input 6.
  • the intermediate circuit voltage is thus measured by means of the control unit 7 with the aid of the voltage divider 5.
  • an inverter 8 is also connected as an inverter.
  • the inverter 8 has the task to convert the rectified mains voltage into an AC voltage.
  • the inverter 8 comprises six bipolar transistors T1 to T6 with insulated gate electrode (IGBT); to each bipolar transistor T1 to T6, a diode D1 to D6 is connected in parallel.
  • the transistors T1 to T6 are controlled by the control unit 7 via a driver circuit 7a.
  • the inverter 8 serves to drive a permanent-magnet synchronous motor or a brushless DC motor 9, the stator - as in Fig. 1 is indicated schematically - is designed in three phases and thus three windings W, V, U has.
  • the rotor of the synchronous motor 9 is mechanically coupled via a belt with a washing drum of the washing machine.
  • the inverter 8 is divided into three circuit branches 8a, 8b, 8c, each circuit branch 8a, 8b, 8c respectively comprising two bipolar transistors T1 and T2, T3 and T4, T5 and T6 connected in series with each other.
  • the windings W, V, U of the stator are each coupled to a circuit branch 8a, 8b, 8c of the inverter 8.
  • a circuit is provided in the circuit arrangement 1 Measuring device 10 is provided.
  • the measuring device 10 By means of the measuring device 10 in the windings W, V, U and the circuit branches 8a, 8b, 8c flowing currents I W , I V , I U are tapped separately and via an impedance converter 10 a, 10 b, 10 c to one input 11th , 12, 13 of the control unit 7 transmitted.
  • a total current I WVU of currents I W , I V , I U of all windings W, V, U is formed and delivered via an impedance converter 14 a to an input 15 of the control unit 7.
  • the total current I WVU is due to the phase shift of the currents I W , I V , I U normally 0A. If no phase balance between the currents I W , I V , I U more given, then this error case can be determined by the current strength of the sum current I WVU .
  • a method according to an embodiment of the invention makes use of the circuit arrangement 1 as described in US Pat Fig. 1 is shown.
  • the loading and the imbalance of the laundry drum is determined by the control unit 7; in the generator operation of the synchronous motor 9.
  • the method makes use of the fact that the current intensity of the currents I W , I V , I U flowing in the windings W, V, U and thus in the circuit branches 8a, 8b, 8c is in each case one Measure the load and imbalance of the laundry drum.
  • the DC link voltage which is present in the generator operation on the DC link capacitor 4, or an increase in this voltage at a transition from the engine operation in the generator mode provides / represent a measure of the load and imbalance.
  • Fig. 2 is an exemplary course of the current flowing through one of the windings W, V, U current I W , I V , I U over the time t shown immediately after the transition to the generator mode.
  • the current peaks of the current I W , I V , I U can be compared with stored in a memory values; and depending on this comparison, the loading of the laundry drum can then be determined.
  • three value ranges B1, B2, B3 for each one different loading of the laundry drum shown; are the current peaks of the current I W , I V , I U in the first value range B1, so there is a small load of the laundry drum. Accordingly, the value ranges B2 and B3 are given for a medium or a large loading of the laundry drum. From the current peaks of the current I W , I V , I U according to Fig. 2 a large load of the laundry drum emerges.
  • both the intermediate circuit voltage applied to the intermediate circuit capacitor 4 during generator operation and an increase in this intermediate circuit voltage and the current I W , I V , I U are used in the method .
  • energy is calculated. From this energy information about the current moment of inertia of the laundry drum is then obtained, and it is inferred on the loading of the laundry drum depending on the moment of inertia.
  • the relationship of the moment of inertia to the calculated energy can be modeled by a mathematical formula or it can be modeled by a characteristic curve.
  • the determination of the imbalance of the laundry drum is dependent on a time course of the synchronous motor 9 supplied in the generator mode electrical power. This power is continuously calculated by means of the control unit 7 from the measured values for the current I W , I V , I U and for the intermediate circuit voltage, and the course of the power is evaluated in each case for the duration of one revolution of the laundry drum. Ripples of this course or occurring in the course fluctuations then represent a measure of the imbalance of the laundry drum.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Control Of Washing Machine And Dryer (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Gewinnen einer Information über die Beladung und/oder über die Unwucht einer Wäschetrommel einer Waschmaschine, wobei die Wäschetrommel mittels eines Elektromotors angetrieben wird. Der Stator des Elektromotors weist zumindest eine Wicklung auf, die mit einem von einer Steuereinheit angesteuerten Wechselrichter - auch als Inverter bezeichenbar - gekoppelt ist. Die Erfindung betrifft außerdem eine Schaltungsanordnung zum Ermitteln der Unwucht und/oder der Beladung einer Wäschetrommel. Schließlich bezieht sich die Erfindung auf eine Waschmaschine mit einer solchen Schaltungsanordnung.
  • Es ist Stand der Technik, die Beladung und die Unwucht der Wäschetrommel einer Waschmaschine während eines Waschganges zu ermitteln. Verwiesen wird hier auf die Druckschrift EP 1 512 785 A1 , in welcher ein Verfahren zum Ermitteln der Beladung der Wäschetrommel beschrieben ist. Bei diesem Verfahren wird die Beladung nach Abschluss einer Widerstandsbremsung sowie einer Nutzbremsung ermittelt, bei welcher eine vom Elektromotor rückgespeiste Energie gespeichert wird. Also ist bei dem bekannten Verfahren sowohl die Widerstandsbremsung als auch die Nutzbremsung erforderlich, um die Beladung der Wäschetrommel ermitteln zu können.
  • Das Dokument EP-A1-1561851 offenbart ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zum Ermitteln der Unwucht und der Beladung einer Trommel einer Waschmaschine, mit einem Elektromotor, dessen Stator zumindest eine Wicklung aufweist, einem Wechselrichter zum Bereitstellen einer elektrischen Wechselspannung an die zumindest eine Wicklung des Stators und einer Steuereinheit zur Ansteuerung des Wechselrichters, wobei die Steuereinheit dazu ausgebildet ist, abhängig von Messwerten für den Strom Iq die Beladung und die Unwucht der Wäschetrommel zu ermitteln.
  • Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Lösung aufzuzeigen, wie die Beladung und/oder die Unwucht der Wäschetrommel besonders exakt und rasch ermittelt werden kann/können.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 sowie durch eine Schaltungsanordnung mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 12 gelöst, wie auch durch eine Waschmaschine mit den Merkmalen nach Patentanspruch 15. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine Information über die Beladung und/oder über die Unwucht einer Wäschetrommel einer Waschmaschine gewonnen. Die Wäschetrommel wird dabei mittels eines Elektromotors angetrieben, dessen Stator zumindest eine Wicklung aufweist, die mit einem von einer Steuereinheit angesteuerten Wechselrichter gekoppelt ist. Bei dem Verfahren wird die Wäschetrommel auf eine vorbestimmte Drehzahl beschleunigt. Die Wäschetrommel wird dann abgebremst, d. h. es findet ein Übergang aus einem Motorbetrieb in einen Generatorbetrieb des Elektromotors statt. Beim Abbremsen der Wäschetrommel, also im Generatorbetrieb wird ein über die zumindest eine Wicklung des Stators fließender elektrischer Strom und/oder eine elektrische Zwischenkreisspannung gemessen. Ferner wird ein Verlauf der vom Elektromotor im Generatorbetrieb gelieferten elektrischen Leistung jeweils für die Zeitdauer einer Umdrehung der Wäschetrommel ausgewertet. Abhängig von den Messwerten für den Strom- und/oder für die Zwischenkreisspannung und abhängig von der Leistung wird dann auf die Unwucht und/oder auf die Beladung der Wäschetrommel rückgeschlossen.
  • Es ist somit erfindungsgemäß vorgesehen, dass der über die Wicklung des Stators fließende Strom und/oder die Zwischenkreisspannung zur Ermittlung der Beladung und/oder der Unwucht der Wäschetrommel herangezogen wird/werden. Genutzt wird dabei die Tatsache, dass der im Generatorbetrieb über die Wicklung fließende Strom und die Zwischenkreisspannung ein Maß für das Trägheitsmoment der Wäschetrommel und somit für deren Beladung darstellen. Diese Beziehung gilt insbesondere unmittelbar nach dem Übergang in den Generatorbetrieb - es ist somit vorteilhaft, wenn die Ermittlung der Beladung und/oder der Unwucht mit diesem Übergang eingeleitet wird. Auch die Messung des Stromes und/oder der Zwischenkreisspannung kann mit diesem Übergang oder unmittelbar danach beginnen. Die Messung des Stromes und/oder der Zwischenkreisspannung kann jedoch auch zusätzlich im Motorbetrieb erfolgen. Mittels der im Generatorbetrieb des Elektromotors gelieferten Leistung kann bestimmt werden, in welchem Maße der Strom und/oder die Zwischenkreis einerseits von der Beladung oder andererseits von der Unwucht beeinflusst wurde. Somit kann vorteilhafter Weise auch die Unwucht und die Beladung jeweils für sich genau bestimmt werden
  • Als Elektromotor wird bevorzugt ein permanenterregter Synchronmotor verwendet. Solche Synchronmotoren zeichnen sich bekanntlich durch hohe Wirkungsgrade gegenüber z. B. Asynchronmotoren aus. Durch einen hohen Wirkungsgrad kann der Elektromotor kompakt ausgeführt werden, so dass auch Vorteile hinsichtlich der Kosten aufgrund des Materialersparnisses erzielt werden können. Es kann beispielsweise ein solcher permanenterregter Synchronmotor verwendet werden, dessen Stator dreiphasig ausgeführt ist und somit insgesamt drei Wicklungen - so genannte Phasenstränge - aufweist. Es werden bevorzugt Ströme in allen Wicklungen des Stators gemessen und im Hinblick auf die Beladung und/oder die Unwucht der Wäschetrommel ausgewertet. Bei einem dreiphasigen Stator stehen dann Messwerte für insgesamt drei Ströme für die Ermittlung der Beladung und/oder der Unwucht zur Verfügung. Die Ergebnisse dieser Ermittlung können dann miteinander verglichen werden. Bei einem permanenterregten Synchronmotor ist außerdem vorteilhaft, dass die in den Phasensträngen fließenden Ströme ohne viel Aufwand mittels des Inverters exakt erfasst werden können.
  • Es kann vorgesehen sein, dass die Messwerte für den Strom und/oder für die Zwischenkreisspannung mit in einem Speicher der Steuereinheit abgelegten Werten verglichen werden. Abhängig von dem Ausgang dieses Vergleichs kann dann die Beladung und/oder die Unwucht ermittelt werden. Die in dem Speicher abgelegten Werte können durch Versuche während einer Entwicklungsphase der Waschmaschine festgelegt werden. Bei dieser Ausführungsform wird mit anderen Worten ein Zusammenhang der Beladung und/oder der Unwucht zu den Messwerten für den Strom und/oder für die Zwischenkreisspannung modelliert. Es kann beispielsweise so aussehen, dass mehrere Wertebereiche für den Strom und/oder für die Zwischenkreisspannung vorgegeben sind, die jeweils einer Beladung der Wäschetrommel zugeordnet ist. Fällt die Stromstärke des gemessenen Stromes und/oder die Amplitude der Zwischenkreisspannung in einen vorgegebenen Wertebereich, so kann die diesem Wertebereich zugeordnete Beladung unmittelbar abgelesen werden.
  • Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn eine beim Abbremsen der Wäschetrommel, also im Generatorbetrieb von dem Elektromotor innerhalb eines vorgebbaren Zeitintervalls gelieferte Energie unter Verwendung der Messwerte für den Strom und/oder für die Zwischenkreisspannung berechnet wird und die Beladung und/oder die Unwucht aus dieser Energie ermittelt wird/werden. Zwar kann die vom Elektromotor gelieferte Energie entweder alleine aus der Zwischenkreisspannung oder aus dem gemessenen Strom berechnet werden, eine hohe Genauigkeit und hohe Auflösung bei der Ermittlung der Beladung und/oder der Unwucht kann jedoch insbesondere dann erreicht werden, wenn die Energie sowohl aus der Zwischenkreisspannung, als auch aus dem Strom berechnet wird. Diese Berechnung kann beispielsweise durch eine einfache Multiplikation erfolgen.
  • Also steht die vom Elektromotor im Generatorbetrieb innerhalb des vorgebbaren Zeitintervalls gelieferte Energie als Grundlage für die Ermittlung der Unwucht und/oder der Beladung zur Verfügung. Nun kann in der Steuereinheit ein Zusammenhang der Unwucht und/oder der Beladung zu der berechneten Energie modelliert werden. Für diese Modellierung sind nun zwei Wege vorgesehen: Die Modellierung dieses Zusammenhanges kann durch eine mathematische Funktion erfolgen. Alternativ oder ergänzend kann dieser Zusammenhang durch eine Kennlinie modelliert werden.
  • Es wird insbesondere die Tatsache zunutze gemacht, dass das Trägheitsmoment der Wäschetrommel unmittelbar von ihrer Beladung abhängig. Das Trägheitsmoment kann unter Verwendung der Messwerte für den Strom und/oder für die Zwischenkreisspannung ermittelt und als ein Maß für die Beladung der Wäschetrommel verwendet werden. Es kann beispielsweise so aussehen, dass das Trägheitsmoment einer unbeladenen Wäschetrommel in einem Speicher der Steuereinheit abgelegt wird und das Trägheitsmoment der beladenen Wäschetrommel im Generatorbetrieb ermittelt wird. Das durch die Beladung der Wäschetrommel bewirkte Trägheitsmoment kann dann als Maß für die Beladung durch eine einfache Subtraktion berechnet werden.
  • Bevorzugt wird ein Verlauf der vom Elektromotor im Generatorbetrieb gelieferten Leistung für die Zeitdauer einer Umdrehung der Wäschetrommel ausgewertet, und abhängig von diesem Verlauf wird die Unwucht der Wäschetrommel ermittelt. Dabei wird die Tatsache zunutze gemacht, dass sich die Unwucht der Wäschetrommel anhand einer Schwankung des Verlaufs der Leistung für die Zeitdauer einer Trommelumdrehung erfassen lässt. Die Schwankung dieses Verlaufs stellt dann ein direktes Maß für die Unwucht der Wäschetrommel dar.
  • Darüber hinaus wird erfindungsgemäß bereitgestellt eine Schaltungsanordnung zum Ermitteln der Unwucht und/oder der Beladung einer Wäschetrommel einer Waschmaschine. Die Schaltungsanordnung umfasst einen Elektromotor, welcher sich generatorisch betreiben lässt. Der Stator des Elektromotors weist zumindest eine Wicklung auf. Die Schaltungsanordnung umfasst außerdem einen Wechselrichter zum Bereitstellen einer elektrischen Wechselspannung an die zumindest eine Wicklung des Stators. Darüber hinaus umfasst die Schaltungsanordnung eine Steuereinheit zur Ansteuerung des Wechselrichters. Die Steuereinheit ist dabei dazu ausgebildet, einen im Generatorbetrieb des Elektromotors über die Wicklung des Stators fließenden elektrischen Strom und/oder eine Zwischenkreisspannung zu messen und abhängig von Messwerten für den Strom- und/oder für die Zwischenkreisspannung die Beladung und/oder die Unwucht der Wäschetrommel zu ermitteln.
  • Die mit Bezug auf das erfindungsgemäße Verfahren vorgestellten bevorzugten Ausführungsformen und deren Vorteile gelten entsprechend für die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung.
  • Zur Erfindung gehört schließlich eine Waschmaschine mit einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung.
  • Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
  • Die Erfindung wird nun anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert, wobei
    • Fig. 1
    eine Schaltungsanordnung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht und
    Fig. 2
    einen Graphen eines im Generatorbetrieb über eine Wicklung eines Stators eines Synchronmotors fließenden Stromes darstellt.
  • Eine in Fig. 1 dargestellte Schaltungsanordnung 1 dient zum Betreiben einer Waschmaschine. Die Schaltungsanordnung 1 umfasst eingangsseitig einen Brückengleichrichter 2 mit insgesamt vier Dioden, welcher mit Anschlüssen L, N verbunden ist. Parallel zum Brückengleichrichter 2 ist ein DC/DC-Wandler 3 geschaltet, mittels welchem Versorgungsspannungen VCC und VDD für die Schaltungsanordnung 1 bereitgestellt werden. Parallel zum Brückengleichrichter 2 und zum DC/DC-Wandler 3 ist ein Zwischenkreiskondensator 4 geschaltet. Zum Zwischenkreiskondensator 4 ist ein Spannungsteiler 5 parallel geschaltet. Der Spannungsteiler 5 umfasst drei Widerstände 5a 5b, 5c sowie einen Impedanzwandler 5d. Der Impedanzwandler 5d ist durch einen Operationsverstärker gebildet, dessen Ausgang mit einem ersten Eingang 6 einer Steuereinheit 7 gekoppelt ist. Die Steuereinheit 7 ist im Beispiel ein Mikroprozessor. Die Steuereinheit 7 kann über den ersten Eingang 6 die am Zwischenkreiskondensator 4 anliegende elektrische Zwischenkreisspannung erfassen und auswerten. Die Zwischenkreisspannung wird also mittels der Steuereinheit 7 mit Hilfe des Spannungsteilers 5 gemessen.
  • Parallel zum Brückengleichrichter 2 ist darüber hinaus ein Inverter 8 als Wechselrichter geschaltet. Der Inverter 8 hat die Aufgabe, die gleichgerichtete Netzspannung in eine Wechselspannung umzuwandeln. Zu diesem Zwecke umfasst der Inverter 8 sechs Bipolartransistoren T1 bis T6 mit isolierter Gate-Elektrode (IGBT); zu jedem Bipolartransistor T1 bis T6 ist jeweils eine Diode D1 bis D6 parallel geschaltet. Die Transistoren T1 bis T6 werden mittels der Steuereinheit 7 über eine Treiberschaltung 7a angesteuert. Der Inverter 8 dient zum Antreiben eines permanenterregten Synchronmotors bzw. eines bürstenlosen Gleichstrommotors 9, dessen Stator - wie in Fig. 1 schematisch angedeutet ist - dreiphasig ausgeführt ist und somit drei Wicklungen W, V, U aufweist. Der Rotor des Synchronmotors 9 ist über einen Riemen mit einer Wäschetrommel der Waschmaschine mechanisch gekoppelt. Der Inverter 8 ist in drei Schaltungszweige 8a, 8b, 8c unterteilt, wobei jeder Schaltungszweig 8a, 8b, 8c jeweils zwei in Reihe miteinander geschaltete Bipolartransistoren T1 und T2, T3 und T4, T5 und T6 umfasst. Die Wicklungen W, V, U des Stators sind jeweils mit einem Schaltungszweig 8a, 8b, 8c des Inverters 8 gekoppelt.
  • Zum Messen von im Generatorbetrieb des Synchronmotors 9 über die Wicklungen W, V, U fließenden Phasenströmen IW, IV, IU ist in der Schaltungsanordnung 1 eine Messeinrichtung 10 vorgesehen. Mittels der Messeinrichtung 10 werden die in den Wicklungen W, V, U bzw. den Schaltungszweigen 8a, 8b, 8c fließenden Ströme IW, IV, IU separat abgegriffen und über jeweils einen Impedanzwandler 10a, 10b, 10c an jeweils einen Eingang 11, 12, 13 der Steuereinheit 7 übermittelt. Mit einer weiteren Messeinrichtung 14 wird ein Summenstrom IWVU aus Strömen IW, IV, IU aller Wicklungen W, V, U gebildet und über einen Impedanzwandler 14a an einen Eingang 15 der Steuereinheit 7 abgegeben. Der Summenstrom IWVU beträgt dabei aufgrund der Phasenverschiebung der Ströme IW, IV, IU im Normalfall 0A. Ist keine Phasensymmetrie zwischen den Strömen IW, IV, IU mehr gegeben, so kann dieser Fehlerfall anhand der Stromstärke des Summenstromes IWVU festgestellt werden.
  • Ein Verfahren gemäß einer Ausführungsform der Erfindung macht von der Schaltungsanordnung 1 Gebrauch, wie sie in Fig. 1 dargestellt ist. Bei dem Verfahren wird mittels der Steuereinheit 7 die Beladung sowie die Unwucht der Wäschetrommel ermittelt; dies im Generatorbetrieb des Synchronmotors 9. Bei dem Verfahren wird die Tatsache zunutze gemacht, dass die Stromstärke der in den Wicklungen W, V, U und somit in den Schaltungszweigen 8a, 8b, 8c fließenden Ströme IW, IV, IU jeweils ein Maß für die Beladung und die Unwucht der Wäschetrommel darstellen. Auch die Zwischenkreisspannung, welche im Generatorbetrieb am Zwischenkreiskondensator 4 anliegt, bzw. eine Erhöhung dieser Spannung bei einem Übergang von dem Motorbetrieb in den Generatorbetrieb stellt/stellen ein Maß für die Beladung und die Unwucht dar.
  • Um die Beladung der Wäschetrommel zu ermitteln, wird beispielsweise der über eine der Wicklungen W, V, U fließende Strom IW, IV, IU gemessen und ausgewertet; einer der Ströme IW, IV, IU ist dabei ausreichend. Der Strom IW, IV, IU wird dabei unmittelbar nach dem Übergang vom Motorbetrieb in den Generatorbetrieb des Synchronmotors 9 ausgewertet; gerade dann stellen die Stromspitzen dieses Stromes IW, IV, IU ein ausschlaggebendes Maß für die Beladung der Wäschetrommel dar. In Fig. 2 ist ein beispielhafter Verlauf des über eine der Wicklungen W, V, U fließenden Stromes IW, IV, IU über die Zeit t unmittelbar nach dem Übergang in den Generatorbetrieb dargestellt. Wie aus dem Graphen gemäß Fig. 2 zu erkennen ist, können die Stromspitzen des Stromes IW, IV, IU mit in einem Speicher abgelegten Werten verglichen werden; und abhängig von diesem Vergleich kann dann die Beladung der Wäschetrommel ermittelt werden. Zur Veranschaulichung sind in Fig. 2 drei Wertebereiche B1, B2, B3 für jeweils eine unterschiedliche Beladung der Wäschetrommel dargestellt; liegen die Stromspitzen des Stromes IW, IV, IU in dem ersten Wertebereich B1, so liegt eine kleine Beladung der Wäschetrommel vor. Entsprechend sind die Wertebereiche B2 und B3 für eine mittlere respektive eine große Beladung der Wäschetrommel vorgegeben. Aus den Stromspitzen des Stromes IW, IV, IU gemäß Fig. 2 geht eine große Beladung der Wäschetrommel hervor.
  • Um jedoch eine höhere Auflösung und somit eine erhöhte Exaktheit beim Ermitteln der Beladung zu erhalten, wird in dem Verfahren sowohl die am Zwischenkreiskondensator 4 im Generatorbetrieb anliegende Zwischenkreisspannung bzw. eine Erhöhung dieser Zwischenkreisspannung, als auch der Strom IW, IV, IU verwendet. Aus der Zwischenkreisspannung und des Stromes IW, IV, IU wird eine von dem Synchronmotor 9 im Generatorbetrieb innerhalb eines vorgegebenen Zeitintervalls gelieferte Energie berechnet. Aus dieser Energie wird dann eine Information über das jeweils gegenwärtige Trägheitsmoment der Wäschetrommel gewonnen, und es wird auf die Beladung der Wäschetrommel abhängig von dem Trägheitsmoment rückgeschlossen. Hier sind zwei Möglichkeiten vorgesehen. Der Zusammenhang des Trägheitsmoments zu der berechneten Energie kann durch eine mathematische Formel modelliert werden oder er kann durch eine Kennlinie modelliert werden.
  • Die Ermittlung der Unwucht der Wäschetrommel erfolgt abhängig von einem zeitlichen Verlauf der vom Synchronmotor 9 im Generatorbetrieb gelieferten elektrischen Leistung. Diese Leistung wird mittels der Steuereinheit 7 aus den Messwerten für den Strom IW, IV, IU sowie für die Zwischenkreisspannung kontinuierlich berechnet, und es wird der Verlauf der Leistung jeweils für die Zeitdauer einer Umdrehung der Wäschetrommel ausgewertet. Welligkeiten dieses Verlaufs bzw. in dem Verlauf auftretende Schwankungen stellen dann ein Maß für die Unwucht der Wäschetrommel dar.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Schaltungsanordnung
    2
    Brückengleichrichter
    3
    DC/DC-Wandler
    4
    Zwischenkreiskondensator
    5
    Spannungsteiler
    5a, 5b, 5c
    Widerstände
    5d, 10a, 10b, 10c, 14a
    Impedanzwandler
    6, 11, 12, 13, 15
    Eingänge
    7
    Steuereinheit
    7a
    Treiberschaltung
    8
    Inverter
    8a, 8b, 8c
    Schaltungszweige
    9
    Synchronmotor
    10, 14
    Messeinrichtungen
    L, N
    Anschlüsse
    T1 bis T6
    Bipolartransistoren
    D1 bis D6
    Dioden
    V, W, U
    Wicklungen
    VCC, VDD
    Versorgungsspannungen
    IW, IV, IU
    Phasenströme
    IWVU
    Summenstrom
    B1, B2, B3
    Wertebereiche

Claims (15)

  1. Verfahren zum Gewinnen einer Information über die Beladung und/oder über die Unwucht einer Wäschetrommel einer Waschmaschine, wobei die Wäschetrommel mittels eines Elektromotors (9) angetrieben wird, dessen Stator zumindest eine Wicklung (W, V, U) aufweist, die mit einem von einer Steuereinheit (7) angesteuerten Wechselrichter (8) gekoppelt ist, wobei das Verfahren durch folgende Schritte gekennzeichnet ist:
    - Beschleunigen der Wäschetrommel auf eine vorbestimmte Drehzahl,
    - Abbremsen der Wäschetrommel, d.h. Betreiben des Elektromotors (9) in einem Generatorbetrieb,
    - beim Abbremsen der Wäschetrommel Messen eines über die zumindest eine Wicklung (W, V, U) des Stators fließenden elektrischen Stromes (IW, Iv, IU) und/oder Messen einer elektrischen Zwischenkreisspannung,
    - Auswerten eines Verlaufs der vom Elektromotor (9) im Generatorbetrieb gelieferten elektrischen Leistung jeweils für die Zeitdauer einer Umdrehung der Wäschetrommel,
    - Rückschließen auf die Unwucht und/oder die Beladung abhängig von den Messwerten für den Strom (IW, IV, IU) und/oder für die Zwischenkreisspannung und abhängig von der ausgewerteten Leistung.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem ein permanenterregter Synchronmotor (9) als Elektromotor verwendet wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem die Ermittlung der Beladung und/oder der Unwucht mit dem Übergang aus einem Motorbetrieb in einen Generatorbetrieb des Elektromotors (9) eingeleitet werden.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem die Messwerte für den Strom (IW, IV, IU) und/oder für die Zwischenkreisspannung mit in einem Speicher der Steuereinheit (7) abgelegten Werten verglichen werden und abhängig von dem Ausgang dieses Vergleichs die Beladung und/oder die Unwucht ermittelt wird/werden.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem eine beim Abbremsen der Wäschetrommel von dem Elektromotor (9) innerhalb eines vorgebbaren Zeitintervalls gelieferte Energie unter Verwendung der Messwerte für den Strom (IW, IV, IU) und/oder für die Zwischenkreisspannung berechnet wird und die Beladung und/oder die Unwucht aus der Energie ermittelt wird/werden.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, bei welchem ein Zusammenhang der Unwucht und/oder der Beladung zu der berechneten Energie in der Steuereinheit (7) modelliert wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, bei welchem der Zusammenhang mithilfe einer mathematischen Gleichung modelliert wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, bei welchem der Zusammenhang mithilfe einer Kennlinie modelliert wird.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem ein Trägheitsmoment der Wäschetrommel unter Verwendung der Messwerte für den Strom (IW, IV, IU) und/oder für die Zwischenkreisspannung ermittelt und als ein Maß für die Beladung der Wäschetrommel verwendet wird.
  10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem abhängig von dem Verlauf der vom Elektromotor (9) im Generatorbetrieb gelieferten Leistung die Unwucht der Wäschetrommel ermittelt wird.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, bei welchem die Unwucht der Wäschetrommel anhand einer Schwankung des Verlaufs der Leistung für die Zeitdauer einer Trommelumdrehung erfasst wird.
  12. Schaltungsanordnung (1) zum Ermitteln der Unwucht und/oder der Beladung einer Wäschetrommel einer Waschmaschine, mit:
    - einem Elektromotor (9), dessen Stator zumindest eine Wicklung (W, V, U) aufweist,
    - einem Wechselrichter (8) zum Bereitstellen einer elektrischen Wechselspannung an die zumindest eine Wicklung (W, V, U) des Stators,
    - einer Steuereinheit (7) zur Ansteuerung des Wechselrichters (8),
    dadurch gekennzeichnet, dass
    - die Steuereinheit (7) dazu ausgebildet ist,
    - einen im Generatorbetrieb des Elektromotors (9) über die Wicklung (W, V, U) des Stators fließenden elektrischen Strom (IW, IV, IU) und/oder eine Zwischenkreisspannung zu messen,
    - eine im Generatorbetrieb des Elektromotors (9) gelieferte elektrische Leistung zu messen und
    - abhängig von Messwerten für den Strom (IW, IV, IU) und/oder für die Zwischenkreisspannung und abhängig von der Leistung die Beladung und/oder die Unwucht der Wäschetrommel zu ermitteln.
  13. Schaltungsanordnung (1) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor ein permanenterregter Synchronmotor (9) ist.
  14. Schaltungsanordnung (1) nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (7) dazu ausgelegt ist, eine von dem Elektromotor (9) im Generatorbetrieb innerhalb eines vorgegebenen Zeitintervalls gelieferte Energie abhängig von den Messwerten für den Strom (IW, IV, IU) und/oder für die Zwischenkreisspannung (U) zu berechnen und die Beladung und/oder die Unwucht abhängig von der berechneten Energie zu ermitteln.
  15. Waschmaschine mit einer Schaltungsanordnung (1) nach einem der Ansprüche 12 bis 14.
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