Programmsteuerung für Waschmaschinen

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Programmsteuerung für Waschmaschinen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

[0002] Die DE 44 31 846 A1 beschreibt ein Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung einer Waschmaschine oder eines Wäschetrockners, bei welchem die Beladung der Wäschetrommel gemessen wird, indem die Trommel zum einen mit konstanter Drehzahl und zum anderen mit konstanter Winkelbeschleunigung betrieben wird und die hierfür jeweils vom Antriebsmotor aufzubringenden Drehmomente verglichen werden. Diese Messung dient dazu, die Unwucht der Trommel zu bestimmen, um daraus die maximal mögliche Drehzahl im Schleuderbetrieb zu ermitteln.

[0003] Diese Bestimmung der Trommelbeladung ist aufwendig, da die beladene Trommel erst in zwei verschiedenen Betriebsarten (konstante Drehzahl und konstante Winkelbeschleunigung) eine gewisse Zeit laufen muß, die dabei jeweils vom Motor aufzubringenden Drehmomente erfaßt und schließlich ausgewertet werden müssen.

[0004] Von daher ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Programmsteuerung für Waschmaschinen zu schaffen, welche die Beladung der Wäschetrommel einfach und schnell erfaßt und bei der Durchführung des Waschprogramms berücksichtigt.

[0005] Diese Aufgabe wird durch eine Programmsteuerung der eingangs genannten Art gelöst, welche die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 aufweist. Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

[0006] Wird die Leistungsaufnahme des Elektromotors, der die Wäschetrommel antreibt, gemessen, kann aus ihr auf die Trommelbeladung zurückgeschlossen werden. Ist die Wäschetrommel voll beladen, muß der Elektromotor nur die Reibung und beim Beschleunigen die Massenträgheit überwinden und nimmt deshalb nur eine verhältnismäßig geringe Leistung auf. Ist die Trommel dagegen nicht voll beladen (zum Beispiel nur halb voll), muß der Motor die gesamte Wäsche entgegen der Schwerkraft nach oben befördern, bevor sie wieder nach unten fällt, ohne daß dabei - wie es bei voll beladener Trommel der Fall ist - Schwung auf die Wäschetrommel zurück übertragen wird. Deshalb benötigt der Elektromotor hier insgesamt eine höhere Leistung, weshalb seine Leistungsaufnahme verhältnismäßig groß ist.

[0007] Die Leistungsaufnahme des Elektromotors kann während des normalen Waschbetriebes oder auch beim Hochlaufen des Motors auf eine vorbestimmte Drehzahl bzw. beim Halten einer vorbestimmten Drehzahl erfaßt werden. Die Bestimmung der Leistungsaufnahme erfolgt durch Messen des Motorstromes, der Motordrehzahl und der am Motor anliegenden elektrischen Spannung, der Leistungsaufnahme aus dem Stromnetz oder der von der Elektronik zur Motorsteuerung abgegebenen Leistung.

[0008] Aus der Leistungsaufnahme des Elektromotors kann bei Kenntnis der auftretenden Verlustleistungen die auf die in der Trommel befindliche Wäsche einwirkende mechanische Leistung bestimmt werden. Bei höherer Leistungsaufnahme des Motors wird auch eine höhere mechanische Leistung an die Wäsche abgegeben. Ist nun durch die Ermittlung der Leistungsaufnahme des Elektromotors die Beladung der Wäschetrommel und die auf die Wäsche einwirkende mechanische Leistung bekannt, wird der Ablauf des Waschprogramms derart gestaltet, daß die Wäsche bzw. eine vorbestimmte Menge an Wäsche während des gesamten Waschprogramms stets mit etwa der gleichen, vorbestimmbaren mechanischen Energie beaufschlagt wird, unabhängig davon, ob die Wäschetrommel voll ist oder nicht.

[0009] Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Auführungsbeispiels näher erläutert.

[0010] Während des ersten Waschzyklus wird die Leistungsaufnahme des Elektromotors bestimmt. Mißt die Antriebselektronik des Motors die Netzstromaufnahme, wie dies zum Beispiel bei Antrieben mit Spannungszwischenkreis und aktiv gesteuerter Stromaufnahme (PFC) der Fall ist, erfolgt sinnvoller Weise eine Messung der elektrischen Leistungsaufnahme dieser Elektronik aus dem Stromnetz. Mißt die Motorelektronik die Netzstromaufnahme nicht, erfolgt eine Messung der von der Elektronik an den Motor abgegebenen Leistung. Der auf diese Weise gemessene Wert der Leistungsaufnahme des Elektromotors wird mit für verschiedene Trommelfüllstände zum Beispiel in der Programmsteuerung gespeicherten Werten verglichen und so die Beladung der Wäschetrommel bestimmt.

[0011] Aus der Leistungsaufnahme des Elektromotors wird darüber hinaus über eine gespeicherte, trommelspezifische Kennlinie auch die mechanische Leistüng bestimmt, mit der die in der Trommel befindliche Wäsche beaufschlagt wird. Wegen unvermeidlicher Leistungsverluste steht nur ein Teil der vom Motor aufgenommenen Leistung als auf die Wäsche einwirkende mechanische Leistung zur Verfügung. Wird die Leistungsaufnahme aus dem Stromnetz gemessen, müssen die Leistungsverluste, welche durch die Motorelektronik, den Elektromotor, die Transmission auf die Trommel und das in der Trommel befindliche Wasser verursacht werden, berücksichtigt werden. Wird die von der Motorelektronik an den Elektromotor abgegebene Leistung gemessen, braucht die Verlustleistung der Motorelektronik nicht mit einbezogen werden. In beiden Fällen beträgt die auf die Wäsche einwirkende mechanische Leistung etwa 1/5 der ursprünglich aufgenommenen Leistung. Die auftretenden Leistungsverluste sind in der trommelspezifischen Kennlinie berücksichtigt.

[0012] Anstatt die Leistungsverluste der einzelnen Komponenten der Wirkungskette Motorelektronik-Elektromotor-Transmission--Waschtrommel zu ermitteln, kann auch der jeweilige Wascherfolg bei verschiedenen vorgegebenen Werten der Leistungsaufnahme bestimmt und z. B. in Form einer Kennlinie gespeichert werden.

[0013] Die Programmsteuerung berücksichtigt nun die Beladung der Wäschetrommel und die auf die Wäsche einwirkende mechanische Leistung bzw. Waschleistung und gestaltet den Ablauf des Waschprogramms derart, daß die Wäsche bzw. eine vorbestimmte Menge an Wäsche unabhängig von der Trommelbeladung stets mit etwa der gleichen, vorbestimmbaren mechanischen Leistung bzw. Waschleistung beaufschlagt wird. Dies kann geschehen, indem während des gesamten Waschvorgangs die Leistungsaufnahme des Elektromotors gemessen, aus dieser die auf die Wäsche einwirkende mechanische Leistung bzw. Waschleistung bestimmt wird und so lange gewaschen wird, bis die durch Aufintegration dieser mechanischen Leistung bzw. Waschleistung über den gesamten Waschvorgang ermittelte insgesamt auf die Wäsche übertragene mechanische Energie bzw. Wascharbeit einen für ein befriedigendes Waschergebnis erforderlichen Wert erreicht. Wird nur zu Beginn des Waschprogramms die Leistungsaufnahme des Elektromotors gemessen, wird aus dieser die notwendige Waschdauer errechnet. Bei niedriger Leistungsaufnahme des Elektromotors, d. h. bei voll beladener Wäschetrommel und verhältnismäßig geringer Übertragung mechanischer Leistung auf das einzelne Wäschestück, ist das Waschprogramm von längerer Dauer als bei hoher Leistungsaufnahme des Elektromotors, d. h. bei nur teilweiser Beladung der Wäschetrommel und verhältnismäßig hoher Übertragung mechanischer Leistung an das einzelne Wäschestück. Statt der Dauer des gesamten Waschprogramms kann auch die Dauer einzelner Waschzyklen oder der Reversierzyklen der Wäschetrommel verändert werden.

[0014] Es sei angemerkt, daß bei niedriger Leistungsaufnahme des Elektromotors deshalb ein längeres Waschprogramm notwendig ist, weil zum einen mehr Wäsche gewaschen werden muß und zum anderen diese größere Menge an Wäsche auch noch mit verhältnismäßig niedriger mechanischer Leistung bzw. Waschleistung beaufschlagt wird. Demgegenüber wird das Waschprogramm bei höherer Leistungsaufnahme des Elektromotors verkürzt, da weniger Wäsche zu waschen ist und diese mit verhältnismäßig hoher mechanischer Leistung bzw. Waschleistung beaufschlagt wird. Auf diese Weise erreicht man eine Einsparung von Zeit und elektrischer Energie.

[0015] Alternativ oder zusätzlich wird in dem Fall geringerer Trommelbeladung die Leistungsaufnahme des Elektromotors verringert. Damit wird eine unnötige, übermäßige mechanische Beanspruchung der Wäsche verhindert. Gleichzeitig bleibt aber gewährleistet, daß die Wäsche stets mit der gewünschten mechanischen Energie bzw. Waschleistung beaufschlagt wird, um ein befriedigendes Waschergebnis sicherzustellen, auch wenn die Wäschetrommel voll beladen ist.

[0016] Durch die Kenntnis der Beladung der Waschetrommel kann die Menge des verwendeten Wassers und/oder Waschmittels den tatsächlichen Bedingungen angepaßt werden, wodurch sich eine Einsparung von Wasser und Waschmittel, aber auch von Energie und Zeit ergibt.

[0017] Eine Einsparung an Wasser wird vorzugsweise dadurch erreicht, daß das Wasserniveau in der Wäschetrommel nach dem Erreichen eines bestimmten Mindestfüllstandes noch so lange erhöht wird, bis die Leistungsaufnahme des Elektromotors einen vorbestimmten Wen erreicht. Diesem Verfahren liegt die Tatsache zugrunde, daß die Leistungsaufnahme des Elektromotors nicht nur von der Wäschemenge, sondern auch von der Wassermenge in der Wäschetrommel abhängt. Bei einer Wäscheteilbeladung (z. B. bei halber Beladung) ist die Leistungsaufnahme des Elektromotors schon aufgrund der Beladung hoch, weshalb das Wasser nicht über den Mindestfüllstand hinaus eingefüllt wird, sondern mit der Mindestfüllmenge gewaschen wird, was in diesem Fall der Teilbeladung auch ausreichend ist. Bei einer vollen Beladung der Wäschetrommel dagegen ist die Leistungsaufnahme des Elektromotors aufgrund der Beladung gering. Deshalb wird über den Mindestfüllstand hinaus Wasser zugeführt, bis der Elektromotor die vorbestimmte Leistungsaufnahme erreicht. Dadurch ist sichergestellt, daß bei einer vollen Trommelbeladung, bei der eine größere Menge an Waschwasser benötigt wird, auch mit mehr Wasser gewaschen wird.

[0018] Eine Einsparung an Waschmittel wird bei einer automatischen Waschmittel-Dosiervorrichtung vorzugsweise dadurch erreicht, daß der Wäschetrommel bei Teilbeladung weniger Waschmittel zugeführt wird.

[0019] Bei den heute am häufigsten verwendeten Waschprogrammen mit niedrigeren Wassertemperaturen (bis zu 60° Celsius) hat die Waschmechanik gegenüber der Heizung einen merklichen Anteil am gesamten Energieverbrauch. Somit führt die oben beschriebene Energieeinsparung durch Verkürzung des Waschprogramms und/oder Verringerung der Leistungsaufnahme des Elektromotors bei Teilbeladung der Wäschetrommel zu einer merklichen Einsparung der benötigten Gesamtenergie.

[0020] Eine Einsparung an Zeit wird bevorzugt dadurch erreicht, daß bei einer Teilbeladung der Wäschetrommel die Waschphasen und/oder die Spülphasen verkürzt bzw. dann abgebrochen werden, wenn der Wäsche ausreichend mechanische Energie zugeführt wurde.

[0021] Wird bei einer ursprünglich höheren Leistungsaufnahme durch den Elektromotor selbige verringert, weil z. B. eine höhere auf die Wäsche einwirkende mechanische Leistung bzw. Waschleistung nicht benötigt wird, können die Leistungsstufe der Motoransteuerelektronik, die Leistungshalbleiter, die Kühlkörper und auch der Elektromotor selbst für kleinere Dauerleistungen dimensioniert werden, ohne daß dies einen negativen Einfluß auf den Wascherfolg hat.

[0022] Abschließend sei noch bemerkt, daß die Leistungsaufnahme des Elektromotors auch dann niedrig ist, wenn sich nur sehr wenige Wäschestücke in der Trommel befinden. Aber auch dann ist die auf diese wenigen Wäschestücke übertragene mechanische Leistung bzw. Waschleistung verhältnismäßig gering, da die einzelnen Wäschestücke kaum mehr aneinander reiben. Demnach ist es auch hier vorteilhaft, die Dauer des Waschprogramms gemäß dem beschriebenen Ausführungsbeispiel der Erfindung zu verlängern, um den gewünschten Wascherfolg zu sichern.

Ansprüche

1. Programmsteuerung für Waschmaschinen, welche die Beladung einer von einem Elektromotor angetriebenen Wäschetrommel erfaßt und bei der Durchführung eines Waschprogramms berücksichtigt,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Erfassung der Trommelbeladung durch Messung der Leistungsaufnahme des die Wäschetrommel antreibenden Elektromotors erfolgt,

daß aus der Leistungsaufnahme des Elektromotors über eine gespeicherte, trommelspezifische Kennlinie die auf die in der Trommel befindliche Wäsche einwirkende mechanische Leistung bestimmt wird, und

daß der zeitliche Ablauf des Waschprogramms derart gestaltet ist, daß die Wäsche bzw. eine vorbestimmte Menge an Wäsche unabhängig von der Trommelbeladung stets mit etwa der gleichen, vorbestimmbaren mechanischen Energie beaufschlagt wird.

2. Programmsteuerung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Leistungsaufnahme des Elektromotors während des Waschbetriebes erfaßt wird.

3. Programmsteuerung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Messung der Leistungsaufnahme des Elektromotors beim Hochlaufen des Motors auf eine vorbestimmte Drehzahl bzw. beim Halten einer vorbestimmten Drehzahl erfolgt.

4. Programmsteuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Leistungsaufnahme des Elektromotors durch Messen des Motorstromes oder der Motordrehzahl und der am Motor anliegenden elektrischen Spannung bestimmt wird.

5. Programmsteuerung nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Leistungsaufnahme des Elektromotors mit Hilfe der Leistungsaufnahme aus dem Stromnetz bestimmt wird.

6. Programmsteuerung nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Leistungsaufnahme des Elektromotors aus der von der Elektronik zur Motorsteuerung abgegebenen Leistung ermittelt wird.

7. Programmsteuerung nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,

daß einer geringen Leistungsaufnahme eine volle Beladung und einer höheren Leistungsaufnahme eine weniger volle Beladung der Wäschetrommel entspricht.

8. Programmsteuerung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß bei niedriger Leistungsaufnahme des Elektromotors, d. h. bei voll beladener Wäschetrommel und bei Beaufschlagung der Wäsche mit verhältnismäßig niedriger mechanischer Leistung, das Waschprogramm von längerer Dauer und/oder die Einschaltdauer der Reversierzyklen größer ist.

9. Programmsteuerung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß bei höherer Leistungsaufnahme des Elektromotors, d. h. bei weniger voll beladener Wäschetrommel und bei Beaufschlagung der Wäsche mit verhältnismäßig hoher mechanischer Leistung, das Waschprogramm von kürzerer Dauer und/oder die Einschaltdauer der Reversierzyklen kleiner ist.

10. Programmsteuerung nach einem der Ansprüche 1, 8 oder 9,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Dauer des Waschprogramms so gewählt wird, daß die durch Aufintegration der auf die Wäsche einwirkenden mechanischen Leistung über den gesamten Waschvorgang ermittelte insgesamt auf die Wäsche übertragene mechanische Energie einen für ein befriedigendes Waschergebnis erforderlichen Wert erreicht.

11. Programmsteuerung nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,

daß bei Erkennung einer höheren Leistungsaufnahme durch den Elektromotor, bei der auf eine geringere Beladung der Wäschetrommel und damit auf eine höhere auf die Wäsche einwirkende mechanische Leistung geschlossen wird, die Leistungsaufnahme des Elektromotors verringert wird.

12. Programmsteuerung nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,

daß die verwendete Menge an Wasser der Beladung der Wäschetrommel angepaßt wird, indem nach Überschreitung eines Mindestniveaus des Wassers die Wasserzuführ so lange forgesetzt wird, bis die für den Antrieb der Trommel notwendige Leistung einen vorbestimmten Wert erreicht.

13. Programmsteuerung nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,

daß die verwendete Menge an Waschmittel der Beladung der Wäschetrommel angepaßt wird, indem bei Vorhandensein einer automatischen Dosiervorrichtung für das Waschmittel bei einer Teilbeladung der Wäschetrommel weniger Waschmittel zugegeben wird.