[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln einer Unwucht bei einer Wäschetrommel
einer Waschmaschine nach Einleiten eines Schleuderbetriebs, in welchem die Wäschetrommel
auf eine vorgegebene Schleuderdrehzahl zu beschleunigen ist. Die Wäschetrommel wird
mittels eines Antriebsmotors angetrieben, und an Phasenstränge eines Stators des Antriebsmotors
wird jeweils eine elektrische Wechselspannung angelegt, die aus einer elektrischen
Zwischenkreisgleichspannung mithilfe eines Wechselrichters bereitgestellt wird. Die
Erfindung bezieht sich außerdem auf eine Antriebsvorrichtung zum Antreiben einer Wäschetrommel
einer Waschmaschine sowie auf eine Waschmaschine mit einer solchen Antriebsvorrichtung.
[0002] Es ist Stand der Technik, die Unwucht bei einer Wäschetrommel in einer Waschmaschine
nach Einleiten eines Schleuderbetriebs zu ermitteln. Bevor im Schleuderbetrieb die
Wäschetrommel auf die höchste Drehzahl beschleunigt wird, sollte die gegebene Unwucht
aufgrund ungleichmäßiger Verteilung der Wäschestücke an der Innenwand der Wäschetrommel
noch einmal überprüft werden. Ein Verfahren zum Ermitteln der Unwucht im Schleuderbetrieb
einer Waschmaschine ist beispielsweise aus der Druckschrift
DE 102 34 053 C1 bekannt. Es wird eine Schwankung der Leistungsaufnahme eines die Wäschetrommel antreibenden
und dreiphasig ausgeführten Antriebsmotors ausgewertet, und die Unwucht wird abhängig
von dieser Schwankung ermittelt. Die Leistungsaufnahme des Antriebsmotors wird aus
Messwerten für eine Zwischenkreisgleichspannung sowie aus Messwerten für einen Zwischenkreisstrom
berechnet.
[0003] Also erfolgt im Gegenstand gemäß Druckschrift
DE 102 34 053 C1 die Berechnung der vom Antriebsmotor aufgenommenen Leistung abhängig von der Zwischenkreisgleichspannung
und dem Zwischenkreisstrom, die unmittelbar im Zwischenkreis, also vor Einspeisung
in den Inverter beziehungsweise den Wechselrichter gemessen werden. !n die Berechnung
der Leistung fließen somit die im Wechselrichter auftretenden Verluste mit ein, wie
auch die elektrische Verlustleistung einer in der Regel vorhandenen Treiberstufe für
den Wechselrichter. Aus diesem Grund, wie auch aufgrund des Einflusses der Schwankungen
der vom Netz bereitgestellten Versorgungswechselspannung auf die Amplitude der Zwischenkreisgleichspannung,
können im Stand der Technik die an den Motor abgegebene Leistung und somit die Unwucht
nur ungenau ermittelt werden.
[0004] Ein weiteres Verfahren zur Ermittlung der Unwucht bei einer Wäschetrommel in einer
Waschmaschine und einer Einrichtung der Waschmaschine zur Durchführung des Verfahrens
ist aus
US 5677606 A bekannt. Eine solche Waschmaschine weist einen dreiphasigen Antriebsmotor auf, an
dessen Phasensträngen eine Wechselspannung angelegt wird, die aus einem Wechselrichter
bereitgestellt wird. Zur Ermittlung der Unwucht werden bei dem bekannten Verfahren
die Strangströme gemessen, eine Differenz zwischen den gemessenen Strangströmen und
dem Mittelwert gebildet und die Anzahl der Überschreitung der Differenz in Bezug auf
einen vorbestimmten Grenzwertes gezählt. Eine Unwucht wird mit dem Verfahren erkannt,
wenn die gezählte Anzahl eine vorbestimmte Anzahl übersteigt.
[0005] Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Lösung aufzuzeigen, wie die Unwucht bei einer
Wäschetrommel einer Waschmaschine nach dem Einleiten eines Schleuderbetriebs besonders
exakt ermittelt werden kann.
[0006] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch
1, durch eine Antriebsvorrichtung mit den Merkmalen nach Patentanspruch 14, wie auch
durch eine Waschmaschine mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 15 gelöst. Bevorzugte
Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstände der abhängigen Patentansprüche und
der nachfolgenden Beschreibung, wobei dementsprechend offenbarten bevorzugten Ausführungsformen
der Erfindung gemäß einer der Kategorien Verfahren, Antriebsvorrichtung und Waschmaschine
im Rahmen des technisch möglichen stets auch bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung
gemäß der jeweils anderen Kategorien entsprechen, und dies auch dann, wenn darauf
im Einzelfall nicht explizit hingewiesen ist.
[0007] Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Ermittein einer Unwucht bei einer Wäschetrommel
einer Waschmaschine nach Einleiten eines Schleuderbetriebs, in welchem die Wäschetrommel
auf eine vorgegebene Schieuderdrehzahl zu beschleunigen ist, wird die Wäschetrommel
mittels eines Antriebsmotors angetrieben. An Phasenstränge eines Stators des Antriebsmotors
wird jeweils eine elektrische Wechselspannung angelegt, die aus einer elektrischen
Zwischenkreisgleichspannung mithilfe eines Wechselrichters bereitgestellt wird. In
zumindest einem Phasenstrang des Stators wird ein elektrischer Strangstrom gemessen,
und die Unwucht wird abhängig von Messwerten für den Strangstrom ermittelt.
[0008] Demnach wird der Strangstrom in zumindest einem Phasenstrang des Antriebsmotors gemessen;
aus den Messwerten für diesen Strangstrom wird dann die Unwucht bei der Wäschetrommel
ermittelt. Ferner wird der Strom unmittelbar am Antriebsmotor gemessen. Somit wird
nur der tatsächlich vom Antriebsmotor aufgenommene elektrische Strom der Ermittlung
der Unwucht zugrunde gelegt. Wird der Strom im Zwischenkreis gemessen, so können die
im Wechselrichter auftretenden Verluste bei der Ermittlung der Unwucht nicht berücksichtigt
werden. Auch aufgrund des Einflusses von jeglichen, auf der Seite des elektrischen
Versorgungsnetzes - das heißt vor einem Gleichrichter - auftretenden Schwankungen
der Versorgungswechselspannung auf die Stromstärke des Stromes im Zwischenkreis kann
eine exakte Ermittlung der Unwucht anhand dieses Stromes nicht erzielt werden. Demgegenüber
liefert der durch einen Phasenstrang des Stators fließende Strangstrom eine genaue
Aussage über die tatsächliche Leistungsaufnahme und somit über die Belastung beziehungsweise
das Drehmoment des Antriebsmotors, wie auch über die Unwucht bei der Wäschetrommel.
Jegliche, im Wechselrichter auftretenden elektrischen Verluste, wie auch die Abweichungen
sowie Schwankungen der Versorgungswechselspannung fließen In die Ermittlung der Unwucht
nicht ein; denn die Unwucht wird vorteilhaft aufgrund des nur im Antriebsmotor fließenden
Strangstromes ermittelt.
[0009] Zusätzlich wirdiwerden bei der Ermittlung der Unwucht des Antriebsmotors in dem Schleuderbetrieb
auch eine während, insbesondere seit dem Beginn, eines dem Schleuderbetrieb vorangegangenen
Waschprozesses, also noch vor dem Einleiten des Schleuderbetriebs ermittelte Anfangsbeladung
der Wäschetrommel und/oder eine seit dem Beginn des Waschprozesses aufintegrierte,
an den Antriebsmotor abgegebene Energie berücksichtigt. Es wird nämlich bei der Ermittlung
der Unwucht insbesondere auf die Belastung beziehungsweise das Drehmoment des Antriebsmotors
zurückgeschlossen. Durch die Berücksichtigung der Anfangsbeladung bei der Ermittlung
der Unwucht gelingt es somit, zwischen einem Drehmoment aufgrund der Anfangsbeladung
und dem Drehmoment aufgrund der Unwucht unterscheiden zu können. Dabei wird von einem
aus mehreren Prozessabschnitten bestehenden Waschprogramm ausgegangen, welches zumindest
einen Waschprozess und einen Prozess mit einem Schleuderbetrieb aufweist, wobei der
Waschprozess zum Reinigen und/oder Spülen von Wäsche dient und durch einen Betrieb
mit einer niedrigen Drehzahl der Wäschetrommel, insbesondere einer Drehzahl kleiner
als die im Schleuderbetrieb üblichen Drehzahl, auszeichnet.
[0010] Ferner ist es von besonderem Vorteil, dass ein solches Verfahren während des Schleuderbetriebs
nicht nur bei niedrigen Drehzahlen der Wäschetrommel sondern auch bei höheren Drehzahlen
angewendet werden kann. Dabei wird unter einer niedrigen Drehzahl eine Drehzahl kleiner
gleich der so genannten Resonanzdrehzahl der Wäschetrommel, wobei die Resonanzdrehzahl
entspricht der Hauptresonanzfrequenz eines im Gehäuse der Waschmaschine schwingend
gelagertes Systems, welches zumindest die Wäschetrommel umfasst. Entsprechend ist
eine hohe Drehzahl eine Drehzahl die deutlich größer als die Resonanzdrehzahl ist,
vorzugsweise in einem Bereich der doppelt bis 5-fachen Resonanzdrehzahl liegt.
[0011] Vorzugsweise ist der Antriebsmotor ein bürstenloser Gleichstrommotor (BLDC) beziehungsweise
ein permanentmagneterregter Synchronmotor. Der Antriebsmotor kann drei Phasenstränge
umfassen; dann stellt der Wechselrichter drei Wechselspannungen bereit, nämlich jeweils
eine Wechselspannung für jeden Phasenstrang des Antriebsmotors. Solche Synchronmotoren
zeichnen sich durch hohe Wirkungsgrade gegenüber zum Beispiel 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. Ein großer Vorteil besteht bei einem bürstenlosen Gleichstrommotor
in der Möglichkeit, den Strangstrom exakt und ohne viel Aufwand zu messen. Die Strommessung
kann zum Beispiel durch eine Steuereinrichtung erfolgen, die gleichzeitig den Wechselrichter
ansteuert. Die Steuereinrichtung kann den Strangstrom messen, und ein Mikroprozessor
der Steuereinrichtung kann die Messwerte für den Strom auswerten und die Unwucht ermitteln.
Mit einem bürstenlosen Gleichstrommotor beziehungsweise permanentmagneterregten Synchronmotor
kann die Unwucht also aus den Messwerten für den Strangstrom einfach ermittelt werden.
[0012] Es werden bevorzugt Strangströme in zumindest zwei Phasensträngen, insbesondere in
allen Phasensträngen, des Stators gemessen und im Hinblick auf die Unwucht der Wäschetrommel
ausgewertet. Bei einem dreiphasigen Stator stehen dann Messwerte für vorzugsweise
insgesamt drei Strangströme für die Ermittlung der Unwucht zur Verfügung. Zum Beispiei
kann die Unwucht abhängig von den jeweiligen Messwerten der Strangströme redundant
ermittelt werden, und die Ergebnisse dieser Ermittlung können dann miteinander verglichen
werden. Ergänzend oder alternativ kann die Unwucht abhängig von zusammengefassten
Messwerten zumindest zweier Strangströme, insbesondere aller Strangströme, ermittelt
werden. Zum Beispiel kann/können hier eine Energie und/oder eine Leistung - wie nachstehend
näher erläutert wird - aus den Messwerten für der Strangströme für die Ermittlung
der Unwucht berechnet werden.
[0013] Eine sehr robuste und exakte Bestimmung der Unwucht kann dann erzielt werden, wenn
zu zumindest einem vorbestimmten Zeitpunkt nach dem Einleiten des Schleuderbetriebs
eine seit einem vorbestimmten früheren Zeitpunkt, insbesondere seit dem Beginn des
Schleuderbetriebs, an den Antriebsmotor abgegebene elektrische Energie aus den Messwerten
für den Strangstrom berechnet wird. Dann kann die Unwucht abhängig von dem Wert der
Energie ermittelt werden. Für die Berechnung der Energie wird bevorzugt auch die Amplitude
der an den Phasenstrang angelegten Wechselspannung herangezogen. Diese Ausführungsform
macht sich die Tatsache zunutze, dass die vom Antriebsmotor aufgenommene elektrische
Energie von der Unwucht beziehungsweise von der Verteilung der Wäschestücke innerhalb
der Wäschetrommel abhängt. Es gilt die Beziehung, dass je größer die Unwucht beziehungsweise
je ungleichmäßiger die Verteilung der Wäschestücke an der Innenwand der Wäschetrommel
ist, desto größer die Belastung beziehungsweise das Drehmoment des Antriebsmotors
und somit die vom Antriebsmotor aufgenommene Energie ist. Ist eine Anfangsbeladung
der Wäschetrommel bekannt - sie kann zum Beispiel am Anfang eines jeden Waschprozesses
ermittelt werden - so kann aus der berechneten Energie auf die Belastung des Antriebsmotors
aufgrund der ungleichmäßigen Verteilung der Wäschestücke in der Wäschetrommel rückgeschlossen
werden. Für die Berechnung der Energie können die seit dem Beginn des Schleuderbetriebs
ermittelten Messwerte des Strangstroms gespeichert werden, und die seit dem Einleiten
des Schleuderbetriebs an den Antriebsmotor abgegebene Energie kann dann aus den gespeicherten
Messwerten für den Strangstrom berechnet werden. Die Auswertung der seit dem Beginn
des Schleuderbetriebs an den Antriebsmotor abgegebenen Energie hat gegenüber der Auswertung
der Messwerte des Strangstromes den Vorteil, dass jegliche, in dem Verlauf des Strangstromes
auftretenden Schwankungen mit berücksichtigt werden beziehungsweise in die Berechnung
der Energie mit einfließen. Die Energie kann nämlich durch Aufintegrieren des Stromverlaufs
beziehungsweise eines Leistungsverlaufs berechnet werden. Durch das Aufintegrieren
werden die im Verlauf des Strangstromes zum Beispiel aufgrund einer ungleichmäßigen
Verteilung der Wäschestücke in der Wäschetrommel auftretenden Schwankungen mit berücksichtigt,
und die Unwucht beziehungsweise die Belastung des Antriebsmotors kann exakt ermittelt
werden.
[0014] Es hat sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, wenn ein zeitlicher Verlauf
der seit einem vorbestimmten Zeitpunkt nach dem Einleiten des Schleuderbetriebs, insbesondere
seit dem Beginn des Schleuderbetriebs, an den Antriebsmotor abgegebenen Energie ermittelt
wird; dann kann die Unwucht abhängig von einer Steigung beziehungsweise von einem
Gradienten dieses Verlaufs ermittelt werden. Dies bedeutet, dass die an den Antriebsmotor
abgegebene Energie seit dem vorbestimmten Zeitpunkt, insbesondere seit dem Einleiten
des Schleuderbetriebs, stets aufintegriert wird, so dass während des Schleuderbetriebs
kontinuierlich ein Verlauf der Energie entsteht. Dieser Verlauf ist ein ansteigender
Verlauf, da die Energie aufsummiert wird und die an den Antriebsmotor abgegebene Gesamtenergie
immer größer wird. Diese Ausführungsform beruht auf der Erkenntnis, dass die Steigung
des Verlaufs der Energie ein exaktes Maß für die Unwucht darstellt; je größer ist
die Unwucht beziehungsweise die Belastung des Antriebsmotors aufgrund ungleichmäßig
verteilter Wäschestücke, desto größer ist die Steigung beziehungsweise der Gradient
des Verlaufs der Energie. Die Auswertung der Steigung kann zum Beispiel so erfolgen,
dass die Steigung zu einem bestimmten Zeitpunkt nach dem Beginn des Schleuderbetriebs
ermittelt wird und mit in einem Speicher abgelegten Referenzwerten für die Steigung
verglichen wird. Abhängig von diesem Vergleich kann dann ein Grad der Unwucht ermittelt
werden. Zum Beispiel können die abgelegten Referenzwerte in zumindest zwei, insbesondere
in zumindest drei, Referenzwertebereiche unterteilt sein, und es kann überprüft werden,
in welchen der Referenzwertebereiche die ermittelte Steigung fällt. Ist jeder der
Referenzwertebereiche jeweils einem bestimmten Grad der Unwucht - zum Beispiel "kleine
Unwucht", "mittlere Unwucht" und "große Unwucht" - zugeordnet, so kann somit der Grad
der Unwucht direkt ohne viel Aufwand ermittelt werden, und der weitere Schleuderbetrieb
kann entsprechend gesteuert werden.
[0015] Ergänzend oder alternativ kann aus den Messwerten für den Strangstrom und bevorzugt
auch aus der Amplitude der an den Phasenstrang angelegten Wechselspannung eine an
den Antriebsmotor abgegebene momentane Leistung berechnet werden. Dann kann die Unwucht
abhängig von der berechneten Leistung ermittelt werden. Es wird hier die Tatsache
zunutze gemacht, dass je größer die Unwucht der Wäschetrommel ist, desto mehr Leistung
durch den Antriebsmotor aufgenommen wird. Zu einem vorbestimmten Zeitpunkt nach dem
Beginn des Schleuderbetriebs kann also die Leistung berechnet und mit in einem Speicher
abgelegten Referenzwerten verglichen werden. Zum Beispiel können die abgelegten Referenzwerte
in zumindest zwei, insbesondere in zumindest drei, Referenzwertebereiche unterteilt
sein, und es kann überprüft werden, in welchen der Referenzwertebereiche der berechnete
Leistungswert fällt. Ist jeder der Referenzwertebereiche jeweils einem bestimmten
Grad der Unwucht - zum Beispiel "kleine Unwucht", "mittlere Unwucht" und "große Unwucht"
- zugeordnet, so kann somit der Grad der Unwucht direkt ohne viel Aufwand ermittelt
werden, und der weitere Schleuderbetrieb kann entsprechend gesteuert werden.
[0016] Es kann ein Verlauf der im Schleuderbetrieb an den Antriebsmotor abgegebenen elektrischen
Leistung über der Zeit ermittelt werden, und die Unwucht kann abhängig von einer Steigung
beziehungsweise einem Gradienten dieses Verlaufs ermittelt werden. Je größer ist die
Unwucht beziehungsweise die Belastung des Antriebsmotors aufgrund der Unwucht, desto
größer ist die Steigung des Verlaufs der Leistung. Durch eine Auswertung der Steigung
kann also festgestellt werden, ob der Antriebsmotor belastet ist und somit eine Unwucht
bei der Wäschetrommel vorhanden ist oder nicht. Auch die Steigung des Verlaufs der
Leistung kann mit in einem Speicher abgelegten Referenzwerten verglichen werden, und
die Unwucht kann abhängig vom Ergebnis dieses Vergleichs ermittelt werden.
[0017] Der Verlauf der Leistung kann auch für die Zeitdauer einer Umdrehung der Wäschetrommel
ausgewertet werden, und abhängig von diesem Verlauf kann die Position der Unwucht
in der Wäschetrommel ermittelt beziehungsweise eine ungleichmäßige Verteilung der
Wäschestücke innerhalb der Wäschetrommel erkannt werden. 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 Verteilung der Unwucht bei der
Wäschetrommel dar.
[0018] Ergänzend oder alternativ kann der Verlauf des Strangstromes über der Zeit ausgewertet
werden, und die Unwucht kann abhängig von dem Verlauf des Strangstromes ermittelt
werden. Zum Beispiel kann bei dieser Ausführungsform ein Verlauf einer Hüllkurve des
Strangstromes ausgewertet werden. Treten hohe Schwankungen in dem Verlauf des Strangstromes
beziehungsweise im Verlauf der Hüllkurve auf, so ist dies ein Zeichen dafür, dass
eine ungleichmäßige Verteilung der Wäschestücke innerhalb der Wäschetrommel vorliegt.
Der Verlauf des Strangstromes kann auch für die Zeitdauer einer Umdrehung der Wäschetrommel
ausgewertet werden, und abhängig von diesem Verlauf kann die Position der Unwucht
in der Wäschetrommel ermittelt beziehungsweise eine ungleichmäßige Verteilung der
Wäschestücke innerhalb der Wäschetrommel erkannt werden. Die Unwucht der Wäschetrommel
kann demnach anhand einer Schwankung des Verlaufs des Strangstromes für die Zeitdauer
einer Trommelumdrehung erfasst werden. Die Schwankung dieses Verlaufs stellt dann
ein direktes Maß für die Verteilung der Unwucht bei der Wäschetrommel dar.
[0019] Wie bereits ausgeführt, können Referenzwerte in einem Speicher abgelegt sein und
die Unwucht abhängig von einem Vergleich der ermittelten und/oder berechneten Größe
mit den abgelegten Referenzwerten ermittelt werden. Zum Beispiel können die Messwerte
für den Strangstrom und/oder die Energiewerte und/oder die Steigung des Verlaufs der
Energie und/oder die Leistungswerte und/oder die Steigung des Verlaufs der Leistung
mit in einem Speicher abgelegten, jeweils zugeordneten Referenzwerten verglichen werden.
Abhängig von diesem Vergleich kann dann ein Grad der Unwucht ermittelt werden. Zum
Beispiel können die abgelegten Referenzwerte in zumindest zwei, insbesondere in zumindest
drei, Referenzwertebereiche unterteilt sein, und es kann überprüft werden, in welchen
der Referenzwertebereiche die gemessene und/oder berechnete Größe fällt. Ist jeder
der Referenzwertebereiche jeweils einem bestimmten Grad der Unwucht - zum Beispiel
"kleine Unwucht", "mittlere Unwucht" und "große Unwucht" - zugeordnet, so kann somit
der Grad der Unwucht direkt ohne viel Aufwand ermittelt werden, und der weitere Schleuderbetrieb
kann entsprechend gesteuert werden.
[0020] Also kann der weitere Schleuderbetrieb abhängig von einem Grad der ermittelten Unwucht
gesteuert werden. Ist die Unwucht bei der Wäschetrommel groß, so kann die Wäschetrommel
nicht auf die vorgegebene Schleuderdrehzahl beschleunigt werden, da dies zu einer
unkontrollierten Schwingung der Waschmaschine führen könnte. Dies gilt insbesondere
für hohe Schleuderdrehzahlen der Wäschetrommel größer als 800 U/min. Aus diesem Grund
werden insbesondere Sicherheitsmaßnahmen getroffen, durch welche unkontrollierte Schwingungen
der Waschmaschine vermieden werden. Es kann zum Beispiel die vorgegebene Schleuderdrehzahl,
auf welche die Wäschetrommel zu beschleunigen ist, dann reduziert werden, wenn die
ermittelte Unwucht einen vorbestimmten ersten Grad - zum Beispiel "mittlere Unwucht"
- erreicht. Ist die ermittelte Unwucht noch nicht kritisch - jedoch groß genug, um
die Waschmaschine bei der vorgegebenen Schleuderdrehzahl der Wäschetrommel in unerwünschte
Schwingung zu versetzten - so kann also die Wäschetrommel auf eine geringere Drehzahl
beschleunigt werden. Das angestrebte Ziel, den Schleuderbetrieb durchführen zu können,
kann also bei dieser Ausführungsform mit einer reduzierten Drehzahl erreicht werden.
[0021] Dies kann zum Beispiel in einem solchen Waschprozess umgesetzt werden: Ein Mikroprozessor
der Waschmaschine leitet einen Schleuderbetrieb eines Waschprozesses ein. In diesem
Schleuderbetrieb soll die Wäschetrommel auf eine Schleuderdrehzahl von 1200 U/min
beschleunigt werden. Der Mikroprozessor steuert einen Wechselrichter an, der jeweils
eine elektrische Wechselspannung an jeden Phasenstrang eines permanentmagneterregten
Synchronmotors bereitstellt, nämlich aus einer Zwischenkreisgleichspannung. Mit dem
permanentmagneterregten Synchronmotor wird die Wäschetrommel angetrieben. Unmittelbar
nach dem Einleiten des Schleuderbetriebs beginnt der Mikroprozessor, die an den permanentmagneterregten
Synchronmotor abgegebene elektrische Energie zu berechnen. Der Mikroprozessor berechnet
die Energie zum Beispiel in regulären Zeitabständen, zum Beispiel in Zeitabständen
von etwa 10 ms. Bei jeder Berechnung berücksichtigt der Mikroprozessor die seit dem
Starten des Schleuderbetriebs an den Motor abgegebene Energie, das heißt die Energie
wird jeweils aufintegriert. Es entsteht so ein zeitlicher Verlauf der an den Motor
jeweils seit dem Einleiten des Schleuderbetriebs abgegebenen Energie. Nach Ablauf
einer vorbestimmten Zeitdauer nach Einleiten des Schleuderbetriebs ermittelt der Mikroprozessor
eine Steigung des zeitlichen Verlaufs der Energie und/oder den zu diesem Zeitpunkt
absoluten Wert der seit dem Beginn des Schleuderbetriebs abgegebenen Energie. Diese
Steigung und/oder den Absoluten Wert der Energie vergleicht der Mikrocontroller mit
in einem Speicher abgelegten Referenzwerten für die Steigung respektive Energie. Und
zwar überprüft der Mikrocontroller, in welchen Referenzwertebereich die ermittelte
Steigung und/oder der absolute Wert der Energie fällt/fallen. Dabei berücksichtigt
der Mikrocontroller auch eine Anfangbeladung, die zu Beginn des Waschprozesses ermittelt
wurde. So kann der Mikrocontroller beurteilen, welche Unwucht bei der Wäschetrommel
beziehungsweise welche Belastung des Antriebsmotors gegeben ist. Erkennt der Mikroprozessor
eine "mittlere Unwucht", so wird die Schleuderdrehzahl von 1200 U/min auf zum Beispiel
800 U/min reduziert.
[0022] Erreicht die ermittelte Unwucht einen vorbestimmten zweiten Grad - zum Beispiel "große
Unwucht" - so kann die Wäschetrommel vollständig abgebremst werden. Dann wird der
Schleuderbetrieb kurzfristig unterbrochen, und die Wäschetrommel wird auf 0 U/min
abgebremst und wieder beschleunigt. Die Wäschestücke werden also in der Wäschetrommel
erneut verteilt, und die Unwucht wird nach erneutem Beschleunigen der Wäschetrommel
wieder ermittelt. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass die Waschmaschine nicht
in eine unkontrollierte Schwingbewegung versetzt wird, es werden gefährliche Zustände
der Waschmaschine vermieden.
[0023] Eine erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung zum Antreiben einer Wäschetrommel einer
Waschmaschine umfasst einen Antriebsmotor zum Antreiben der Wäschetrommel. Die Antriebsvorrichtung
umfasst auch einen mit Phasensträngen eines Stators des Antriebsmotors gekoppelten
Wechselrichter, an dessen Eingang eine Zwischenkreisgleichspannung anlegbar ist und
welcher zum Bereitstellen jeweils einer elektrischen Wechselspannung für die Phasenstränge
des Stators ausgebildet ist. Eine Steuereinrichtung steuert den Wechselrichter an.
Die Steuereinrichtung ist dazu ausgebildet, in zumindest einem Phasenstrang des Stators
einen elektrischen Strangstrom zu messen, noch vor dem Einleiten des Schleuderbetriebs
eine Anfangsbeladung der Wäschetrommel und/oder eine während, insbesondere seit dem
Beginn, eines dem Schleuderbetrieb vorangegangenen Waschprozesses aufintegrierte,
an den Antriebsmotor abgegebene Energie zu ermitteln und eine Unwucht bei der Wäschetrommel
abhängig von Messwerten für den Strangstrom und abhängig von der Anfangsbeladung und/oder
der während des Waschprozesses aufintegrierten Energie zu ermitteln.
[0024] Die mit Bezug auf das erfindungsgemäße Verfahren vorgestellten bevorzugten Ausführungsformen
und deren Vorteile gelten entsprechend für die erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung.
[0025] Eine erfindungsgemäße Waschmaschine umfasst eine erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung
oder eine bevorzugte Ausgestaltung derselben.
[0026] Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren der beigefügten
Zeichnung und der nachfolgenden Figurenbeschreibung. Alle 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 auch in Alleinstellung verwendbar.
[0027] Die Erfindung wird nun anhand einzelner bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie unter
Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert, wobei
- Fig. 1
- in schematischer und höchstabstrakter Darstellung eine Waschmaschine gemäß einer Ausführungsform
veranschaulicht, wobei die Waschmaschine eine Antriebsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform
aufweist;
- Fig. 2
- jeweils einem anderen Grad einer Unwucht zugeordnete zeitliche Verläufe einer an einen
Antriebsmotor der Antriebsvorrichtung abgegebenen elektrischen Energie veranschaulicht;
und
- Fig. 3
- einen zeitlichen Ausschnitt der Verläufe gemäß Fig. 2 veranschaulicht, wobei anhand
der Verläufe ein Verfahren gemäß einer Ausführungsform näher erläutert wird.
[0028] Eine in Fig. 1 in schematischer Darstellung gezeigte Waschmaschine 1 umfasst eine
Antriebsvorrichtung 2, die zum mechanischen Antreiben einer in der Waschmaschine 1
angeordneten Wäschetrommel 3 dient. Die Wäschetrommel 3 ist zum Aufnehmen von Wäschestücken
4 ausgebildet. Die Antriebsvorrichtung 2 umfasst einen Antriebsmotor 5 sowie eine
Schaltungsanordnung 6 zum Betreiben des Antriebsmotors 5. Der Antriebsmotor 5 ist
im Ausführungsbeispiel ein permanentmagneterregter Synchronmotor beziehungsweise ein
bürstenloser Gleichstrommotor und umfasst drei Phasenstränge 7, 8, 9. Der Phasenstrang
7 ist mit einem ersten Anschluss 10 des Antriebsmotors 5 elektrisch verbunden; der
Phasenstrang 8 ist mit einem zweiten Anschluss 11 des Antriebsmotors 5 verbunden,
und der Phasenstrang 9 ist mit einem dritten elektrischen Anschluss 12 des Antriebsmotors
5 verbunden.
[0029] Die Schaltungsanordnung 6 umfasst einen Schaltungseingang 13 mit einem ersten und
einem zweiten Eingangsanschluss 14, 15, zwischen denen eine elektrische Versorgungswechselspannung
U
v anliegt. Die Versorgungswechselspannung U
v ist von einem elektrischen Versorgungsnetz bereitgestellt.
[0030] Die Schaltungsanordnung 6 weist außerdem drei Ausgangsanschlüsse 16, 17, 18 auf.
Der erste Ausgangsanschluss 16 ist mit dem ersten Anschluss 10 des Antriebsmotors
5 verbunden, der zweite Ausgangsanschluss 17 ist mit dem zweiten Anschluss 11 des
Antriebsmotors 5 verbunden und der dritten Ausgangsanschluss 18 ist mit dem dritten
Anschluss 12 des Antriebsmotors 5 verbunden.
[0031] Mit den Eingangsanschlüssen 14, 15 ist ein in Fig. 1 lediglich schematisch dargestelltes
Netzteil 19 gekoppelt, das - wie aus Fig. 1 hervorgeht - einen Brückengleichrichter
aufweisen kann. Das Netzteil 19 kann aber auch andere Komponenten umfassen, wie insbesondere
einen Netzfilter und dergleichen.
[0032] Das Netzteil 19 stellt zwischen seinen Ausganganschlüssen 20, 21 eine elektrische
Zwischenkreisgleichspannung U
z bereit. Dabei ist an dem Ausgangsanschluss 21 ein Bezugspotential B bereitgestellt.
Zwischen den Ausgangsanschlüssen 20, 21 des Netzteils 19, also parallel zum Netzteil
19 ist ein Zwischenkreiskondensator 22 geschaltet. Also liegt die vom Netzteil 19
bereitgestellte Zwischenkreisgleichspannung U
z an dem Zwischenkreiskondensator 22 an.
[0033] Parallel zum Zwischenkreiskondensator 22 ist ein Spannungsteiler 23 geschaltet, der
im Ausführungsbeispiel zwei Ohmsche Widerstände 24 aufweist. Zwischen den Ohmschen
Widerständen 24 ist ein Abgriffpol 25 angeordnet, an welchem eine Spannung U
s abgegriffen werden kann. Die Amplitude der durch den Spannungsteiler 23 bereitgestellten
Spannung U
s stellt ein Maß für die Amplitude der Zwischenkreisgleichspannung U
z dar.
[0034] Parallel zu dem Netzteil 19, dem Zwischenkreiskondensator 22 und dem Spannungsteiler
23 ist ein Wechselrichter beziehungsweise ein Inverter 26 geschaltet. Der Wechselrichter
26 umfasst einen ersten Schaltungszweig 27, einen zweiten Schaltungszweig 28 und einen
dritten Schaltungszweig 29. Der erste, der zweite und der dritte Schaltungszweig 27,
28, 29 sind einerseits mit dem Ausgangsanschluss 20 des Netzteils 19 und andererseits
mit dem Bezugspotential B beziehungsweise dem Ausgangsanschluss 21 des Netzteils 19
gekoppelt. Der erste Schaltungszweig 27 umfasst zwei elektrische Schalter 30, 31;
ein zwischen den elektrischen Schaltern 30, 31 angeordneter Pol 32 ist mit dem ersten
Ausgangsanschluss 16 der Schaltungsanordnung 6 gekoppelt. Der zweite Schaltungszweig
28 weist entsprechend zwei elektrische Schalter 33, 34 auf; ein zwischen den elektrischen
Schaltern 33, 34 angeordneter Pol 35 ist mit dem zweiten Ausgangsanschluss 17 der
Schaltungsanordnung 6 gekoppelt. Entsprechend weist der dritte Schaltungszweig 29
zwei elektrische Schalter 36, 37 auf; ein zwischen den elektrischen Schaltern 36,
37 vorgesehener Pol 38 ist mit dem dritten Ausgangsanschluss 18 der Schaltungsanordnung
6 und somit mit dem dritten Anschluss 12 des Antriebsmotors 5 gekoppelt. Die elektrischen
Schalter 30, 31, 33, 34, 36, 37 im Ausführungsbeispiel Bipolartransistoren mit isolierten
Gate-Elektroden (IGBT).
[0035] Die Schaltungsanordnung 6 umfasst außerdem eine Steuereinrichtung 39, die im Ausführungsbeispiel
ein Mikroprozessor ist. Die Steuereinrichtung 39 dient zum Ansteuern des Wechselrichters
26, und genauer gesagt der elektrischen Schalter 30, 31, 33, 34, 36, 37.
[0036] Durch entsprechende Ansteuerung des Wechselrichters 26 kann die Steuereinrichtung
39 die Drehzahl des Antriebsmotors 5 und somit die Drehzahl der Wäschetrommel 3 steuern
und/oder regeln. Die Steuereinrichtung 39 kann auch die Zwischenkreisgleichspannung
U
z messen, nämlich abhängig von der durch den Spannungsteiler 23 bereitgestellten elektrischen
Spannung U
s. Die Steuereinrichtung ist mit dem Abgriffpol 25 des Spannungsteilers 23 gekoppelt.
Also erfasst die Steuereinrichtung 39 die Spannung U
s und kann somit auf die Zwischenkreisgleichspannung U
z rückschließen.
[0037] Um den Antriebsmotor 5 anzusteuern, werden jeweils eine elektrische Wechselspannung
U
12, U
23, U
13 zwischen den Anschlüssen 10 und 11 beziehungsweise 11 und 12 beziehungsweise 10 und
12, also an die Phasenstränge 7, 8, 9 des Antriebsmotors 5 angelegt. Die Amplitude
dieser Spannungen U
12, U
23, U
13 ist der Steuereinrichtung 39 bekannt; die Steuereinrichtung 39 erfasst nämlich die
Zwischenkreisgleichspannung U
z und steuert den Wechselrichter 26 an.
[0038] Die Steuereinrichtung 39 erfasst auch Strangströme I
1, I
2, I
3, die über die Phasenstränge 7, 8, 9 des Antriebsmotors 5 fließen. Dazu ist die Steuereinrichtung
39 mit einem zwischen dem elektrischen Schalter 31 und einem in Serie dazu geschalteten
Ohmschen Widerstand 40 angeordneten Abgriffpol 41 des ersten Schaltungszweiges 27
gekoppelt. Die Steuereinrichtung 39 ist auch mit einem Abgriffpol 42 gekoppelt, der
zwischen dem elektrischen Schalter 34 und einem in Serie dazu geschalteten Ohmschen
Widerstand 43 im zweiten Schaltungszweig 28 angeordnet ist. Des Weiteren ist die Steuereinrichtung
39 mit einem Abgriffpol 44 gekoppelt, der zwischen dem elektrischen Schalter 37 und
einem in Serie dazu geschalteten Ohmschen Widerstand 45 im dritten Schaltungszweig
29 angeordnet ist. Also kann die Steuereinrichtung 39 die jeweilige Stromstärke der
Strangströme I
1, I
2, I
3 erfassen, die über die Phasenstränge 7, 8, 9 des Antriebsmotors 5 fließen.
[0039] Ein Verfahren gemäß einer Ausführungsform wird nun bezugnehmend auf die Fig. 2 und
3 näher erläutert. Das Verfahren dient zum Ermitteln einer Unwucht bei der Wäschetrommel
3, die aufgrund ungleichmäßiger Verteilung der Wäschestücke 4 an einer Innenwand der
Wäschetrommel 3 in einem Schleuderbetrieb auftreten kann. Im Schleuderbetrieb soll
die Trommel 3 auf eine vorbestimmte Schleuderdrehzahl - zum Beispiel auf eine Drehzahl
von 1200 U/min - beschleunigt werden, um die Wäschestücke 4 zu entwässern. Nach dem
Starten des Waschprozesses, das heißt vor dem Einleiten des Schleuderbetriebs wird
die Anfangsbeladung der Wäschetrommel 3, das heißt die Anfangsmasse der Wäschestücke
4 durch die Steuereinrichtung 39 ermittelt. Nach dem Einleiten des Schleuderbetriebs
wird dann abhängig von den Messwerten für die Strangströme I
1, I
2, I
3 sowie abhängig von der ermittelten Anfangsbeladung der Wäschetrommel 3 die Belastung
beziehungsweise das Drehmoment des Antriebsmotors 5 und somit die Unwucht bei der
Wäschetrommel 3 ermittelt.
[0040] Die Steuereinrichtung 39 sammelt alle Messwerte für die Strangströme I
1, I
2, I
3 nach dem Einleiten des Schleuderbetriebs auf. Aus diesen Messwerten für die Strangströme
I
1, I
2, I
3, wie auch aus der Amplitude der Spannungen U
12, U
23, U
13 berechnet die Steuereinrichtung 39 eine an den Antriebsmotor 5 abgegebene elektrische
Energie E. Diese Energie E kann die Steuereinrichtung 39 auch im Waschbetrieb, also
vor dem Einleiten des Schleuderbetriebs berechnen. Für die Ermittlung der Unwucht
bei der der Wäschetrommel 3 berücksichtigt die Steuereinrichtung 39 jedoch bevorzugt
nur die nach dem Einleiten des Schleuderbetriebs aufgenommenen Messwerte für die Strangströme
I
1, I
2, I
3.
[0041] Mit Bezug auf Fig. 2 beginnt der Schleuderbetrieb zu einem Zeitpunkt t
0. Zu diesem Zeitpunkt t
0 beträgt die an den Antriebsmotor 5 im Schleuderbetrieb abgegebene Energie E noch
0 Wh; der Antriebsmotor 5 hat noch keine Energie E im Schleuderbetrieb aufgenommen.
Während des Schleuderbetriebs berechnet die Steuereinrichtung 39 kontinuierlich, zum
Beispiel in Zeitabständen von 10 ms, die jeweils seit dem Beginn des Schleuderbetriebs,
also seit dem Zeitpunkt t
0, an den Antriebsmotor 5 abgegebene Energie E. Also steigt der Verlauf der Energie
E über der Zeit t während des Schleuderbetriebs an. Mit anderen Worten wird die Energie
E im Schleuderbetrieb aufintegriert, so dass am Ende des Schleuderbetriebs die im
Schleuderbetrieb durch den Antriebsmotor 5 aufgenommene Gesamtenergie E berechnet
wird.
[0042] Die Steuereinrichtung 39 ermittelt also einen zeitlichen Verlauf der Energie E während
des Schleuderbetriebs. Abhängig von dem Verlauf der Energie E ermittelt die Steuereinrichtung
39 dann die Unwucht bei der Wäschetrommel 3; dabei wertet die Steuereinrichtung 39
eine Steigung ΔE/Δt des Verlaufs der Energie E aus. In Fig. 2 sind beispielhaft unterschiedliche
Steigungen ΔE/Δt der Verläufe der Energie E dargestellt. Eine Steigung ΔE/Δt eines
ersten Verlaufs V
1 entspricht einem großen Grad der Unwucht; die Energie E steigt relativ schnell an
beziehungsweise der Antriebsmotor 5 hat relativ viel Energie E seit dem Beginn des
Schleuderbetriebs aufgenommen. Die Steigung ΔE/Δt eines relativ flachen Verlaufs V
2 der Energie E entspricht einem geringen Grad der Unwucht; der Antriebsmotor 5 hat
vergleichsweise wenig Energie E seit dem Zeitpunkt t
0 aufgenommen beziehungsweise die Energie steigt relativ langsam an.
[0043] Die Ermittlung der Unwucht kann derart erfolgen, dass die Wäschetrommel 3 zunächst
auf eine geringere Drehzahl von zum Beispiel 100 U/min bis 300 U/min beschleunigt
wird, bevor sie auf die Schleuderdrehzahl beschleunigt wird. Bei dieser geringeren
Drehzahl kann die Steuereinrichtung 39 dann die Energie E auswerten, nämlich insbesondere
die Steigung ΔE/Δt des Verlaufs der Energie E.
[0044] Die Steuereinrichtung 39 vergleicht die ermittelte Steigung ΔE/Δt mit in einem Speicher
abgelegten Referenzwerten für die Steigung ΔE/Δt. Es können zum Beispiel unterschiedliche
Referenzwertebereiche im Speicher abgelegt sein, die Steuereinrichtung 39 überprüft
dann, in welchen der Referenzwertebereiche die ermittelte Steigung ΔE/Δt fällt. Jedem
Referenzwertebereich kann jeweils ein Grad der Unwucht zugeordnet sein, nämlich beispielsweise
"geringe Unwucht", "mittlere Unwucht" und "große Unwucht".
[0045] Redundant oder alternativ kann die Steuereinrichtung 39 auch die absoluten Werte
der Energie E (gemessen in Wattstunden) auswerten und abhängig davon die Unwucht ermitteln.
In Fig. 3 ist ein Ausschnitt der Verläufe der Energie E über der Zeit t abgebildet.
Im Speicher können Referenzwertebereiche R1, R2, R3 abgelegt sein, die jeweils einem
anderen Grad der Unwucht zugeordnet sind. Der Referenzwertebereich R1 kann einer "geringen
Unwucht" zugeordnet sein, der Referenzwertebereich R2 einer "mittleren Unwucht", und
der Referenzwertebereich R3 einer "großen Unwucht". Zu einem bestimmten Zeitpunkt
nach Einleiten des Schleuderbetriebes wertet die Steuereinrichtung 39 den absoluten
Wert der Energie E aus. Die Steuereinrichtung 39 überprüft dabei, in welchen der Wertebereiche
R1, R2, R3 der berechnete Wert der Energie E fällt. So kann die Steuereinrichtung
39 unmittelbar auf den Grad der Unwucht rückschließen.
[0046] Für die Ermittlung der Unwucht können unterschiedliche Ausführungsformen vorgesehen
sein: Die Steuereinrichtung 39 kann die Wäschetrommel 3 zunächst auf eine erste Drehzahl
von zum Beispiel 100 U/min beschleunigen. Bei dieser Drehzahl kann die Steuereinrichtung
39 die an den Antriebsmotor 5 seit dem Beginn des Schleuderbetriebs abgegebene Energie
E berechnen. Die Steuereinrichtung 39 kann dann überprüfen, in welchen der Referenzwertebereiche
R1, R2, R3 der berechnete Wert der Energie E fällt. Die Ermittlung der Unwucht kann
aber auch so aussehen, dass die Steuereinrichtung 39 die Trommel 3 zunächst auf eine
vorbestimmte Drehzahl von zum Beispiel 100 U/min beschleunigt und ab dieser Drehzahl
beginnt, die Energie E zu berechnen. Von dieser Drehzahl aus kann die Steuereinrichtung
39 dann die Wäschetrommel 3 auf eine vorbestimmte höhere Drehzahl von zum Beispiel
200 U/min beschleunigen und die bei dieser Beschleunigung an den Antriebsmotor 5 abgegebene
Energie E berechnen. Also kann diejenige Energie E berechnet und der Ermittlung der
Unwucht zu Grunde gelegt werden, welche an den Antriebsmotor 5 während eines Zeitintervalls
abgegeben wird, während dessen die Wäschetrommel 3 von einer ersten vorgegebenen Drehzahl
auf eine zweite vorgegebenen Drehzahl beschleunigt wird. Dann kann die Steuereinrichtung
39 überprüfen, in welchen Referenzwertenbereich R1, R2, R3 der berechnete Wert der
Energie E fällt.
[0047] Redundant oder alternativ kann die Steuereinrichtung 39 auch die Messwerte für die
Strangströme I
1, I
2, I
3 auswerten und die Unwucht bei der Wäschetrommel 3 abhängig von dieser Auswertung
ermitteln. Zum Beispiel können zeitliche Verläufe der Strangströme I
1, I
2, I
3 analysiert werden, insbesondere kann eine Hüllkurve dieser Verläufe ausgewertet werden.
Die Unwucht kann dann abhängig von Schwankungen dieser Verläufe ermittelt werden.
Es kann hier auch vorgesehen sein, dass der Verlauf zumindest eines der Strangströme
I
1, I
2, I
3 für die Zeitdauer einer Trommelumdrehung analysiert und die Unwucht abhängig von
diesem Verlauf innerhalb einer Trommelumdrehung ermittelt wird.
[0048] Redundant oder alternativ kann die Steuereinrichtung 39 im Schleuderbetrieb eine
an den Antriebsmotor 5 abgegebene elektrische Leistung berechnen und auswerten, nämlich
aus den Messwerten für die Strangströme I
1, I
2, I
3. Zum Beispiel kann eine Steigung eines zeitlichen Verlaufs der Leistung berechnet
und mit in dem Speicher abgelegten Referenzwerten verglichen werden. Abhängig von
diesem Vergleich, insbesondere abhängig davon, in welchen Referenzwertebereich die
ermittelte Steigung fällt, kann dann die Unwucht ermittelt werden. Auch für die Zeitdauer
einer Trommelumdrehung kann der Verlauf der elektrischen Leistung analysiert werden,
die Unwucht kann dann abhängig von Schwankungen dieses Verlaufs innerhalb einer Trommelumdrehung
ermittelt werden.
[0049] Insgesamt wird also ein Verfahren bereitgestellt, mit welchem die Unwucht bei einer
Wäschetrommel 3 einer Waschmaschine 1 beziehungsweise die mechanische Belastung eines
die Wäschetrommel 3 antreibenden Antriebsmotors 5 im Schleuderbetrieb ermittelt werden
kann. Es werden Strangströme I
1, I
2, I
3 des Antriebsmotors 5 gemessen, und abhängig von den Messwerten für die Strangströme
I
1, I
2, I
3 wird die Unwucht ermittelt. Zum Beispiel kann eine, seit einem vorbestimmten Zeitpunkt
nach Einleiten des Schleuderbetriebs, insbesondere seit dem Beginn des Schleuderbetriebs,
an den Antriebsmotor 5 abgegebene elektrische Energie E berechnet werden, und die
Unwucht kann abhängig von dem berechneten Wert der Energie E ermittelt werden. Eine
Steigung ΔE/Δt eines zeitlichen Verlaufs der Energie E kann als ein Maß für die Unwucht
beziehungsweise für ein Drehmoment des Antriebsmotors 5 herangezogen werden. Auf diesem
Wege gelingt es, die Unwucht bei der Wäschetrommel 3 exakt zu ermitteln, und entsprechende
Sicherheitsmaßnahmen im Schleuderbetrieb können getroffen werden. Zum Beispiel kann
die ursprünglich festgelegte Schleuderdrehzahl, auf weiche die Wäschetrommel 3 im
Schleuderbetrieb beschleunigt werden soll, reduziert werden oder es kann der Schleuderbetrieb
unterbrochen werden und die Wäschestücke 4 können erneut in der Wäschetrommel 3 verteilt
werden.
[0050] Die Unwucht kann auch während des weiteren Verlaufs des Scheuderbbetriebs sequenziell
oder kontinuierlich auf einer der vorstehend genannten Art ermittelt werden. Hier
durch kann auch noch bei höheren Drehzahlen festgestellt werden, ob sich die zuvor
ermittelte Unwucht geändert hat und gegebenenfalls vor Erreichen der Schleuderdrehzahl
diese an die bei höherer Drehzahl ermittelte Unwucht anpassen. Beispielsweise kann
eine zuvor abhängig der ermittelten Unwucht festgesetzte Schleuderdrehzahl erniedrigt
werden, wenn die Unwucht größer geworden ist, bzw. die festgesetzte Schleuderdrehzahl
erhöht werden, wenn die Unwucht abgenommen hat.
Bezugszeichenliste
1 |
Waschmaschine |
2 |
Antriebsvorrichtung |
3 |
Wäschetrommel |
4 |
Wäschestücke |
5 |
Antriebsmotor |
6 |
Schaltungsanordnung |
7 |
Phasenstrang |
8 |
Phasenstrang |
9 |
Phasenstrang |
10 |
Anschluss |
11 |
Anschluss |
12 |
Anschluss |
13 |
Schaltungseingang |
14 |
Eingangsanschluss |
15 |
Eingangsanschluss |
16 |
Ausgangsanschluss |
17 |
Ausgangsanschluss |
18 |
Ausgangsanschluss |
19 |
Netzteil |
20 |
Ausgangsanschluss |
21 |
Ausgangsanschluss |
22 |
Zwischenkreiskondensator |
23 |
Spannungsteiler |
24 |
Ohmsche Widerstände |
25 |
Abgriffpol |
26 |
Wechselrichter |
27 |
Schaltungszweig |
28 |
Schaltungszweig |
29 |
Schaltungszweig |
30 |
Schalter |
31 |
Schalter |
32 |
Pol |
33 |
Schalter |
34 |
Schalter |
35 |
Pol |
36 |
Schalter |
37 |
Schalter |
38 |
Pol |
39 |
Steuereinrichtung |
40 |
Ohmscher Widerstand |
41 |
Abgriffpol |
42 |
Abgriffpol |
43 |
Ohmscher Widerstand |
44 |
Abgriffpol |
45 |
Ohmscher Widerstand |
Uv |
Versorgungswechselspannung |
Uz |
Zwischenkreisgleichspannung |
Us |
Spannung |
U12, U23, U13 |
Wechselspannungen |
I1, I2, I3 |
Strangströme |
to |
Zeitpunkt |
E |
Energie |
ΔE/Δt |
Steigung |
V1, V2 |
Verlauf |
R1, R2, R3 |
Referenzwertebereiche |
1. Verfahren zum Ermitteln einer Unwucht bei einer Wäschetrommel (3) einer Waschmaschine
(1) nach Einleiten eines Schleuderbetriebs, in welchem die Wäschetrommel (3) auf eine
vorgegebene Schleuderdrehzahl zu beschleunigen ist, wobei die Wäschetrommel (3) mittels
eines Antriebsmotors (5) angetrieben wird, an Phasenstränge (7, 8, 9) eines Stators
des Antriebsmotors (5) jeweils eine elektrische Wechselspannung (U12, U23, U13) angelegt wird, die aus einer elektrischen Zwischenkreisgleichspanhung (Uz) mithilfe eines Wechselrichters (26) bereitgestellt wird, in zumindest einem Phasenstrang
(7, 8, 9) des Stators ein elektrischer Strangstrom (I1, I2, I3) gemessen wird und die Unwucht abhängig von Messwerten für den Strangstrom (I1, I2, I3) ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass noch vor dem Einleiten des Schleuderbetriebs eine Anfangsbeladung der Wäschetrommel
und/oder eine während, insbesondere seit dem Beginn, eines dem Schleuderbetrieb vorangegangenen
Waschprozesses aufintegrierte, an den Antriebsmotor abgegebene Energie ermittelt wird/werden
und zusätzlich die Unwucht abhängig von der Anfangsbeladung und/oder der während des
Waschprozesses aufintegrierten Energie ermittelt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsmotor (5) ein bürstenloser Gleichstrommotor, insbesondere mit drei Phasensträngen
(7, 8, 9), ist
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in zumindest zwei Phasensträngen (7, 8, 9), insbesondere in allen Phasensträngen
(7, 8, 9), des Stators jeweils ein elektrischer Strangstrom (I1, I2, I3) gemessen wird und die Unwucht abhängig von den Messwerten für die Strangströme (I1, I2, I3) ermittelt wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zu zumindest einem vorbestimmten Zeitpunkt nach dem Einleiten des Schleuderbetriebs
eine seit einem vorbestimmen früheren Zeitpunkt (t0) nach dem Einleiten des Schleuderbetriebs, insbesondere seit dem Einleiten des Schleuderbetriebs,
an den Antriebsmotor (5) abgegebene elektrische Energie (E) aus den Messwerten für
den Strangstrom (I1, I2, I3) berechnet wird und die Unwucht abhängig von der elektrischen Energie (E) ermittelt
wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass aus den Messwerten für den Strangstrom (I1, I2, I3) ein Verlauf (V1, V2) einer seit einem vorbestimmen Zeitpunkt (t0) nach dem Einleiten des Schleuderbetriebs, insbesondere seit dem Einleiten des Schleuderbetriebs,
an den Antriebsmotor (5) abgegebenen elektrischen Energie (E) über der Zeit (t) ermittelt
wird und die Unwucht abhängig von einer Steigung (ΔE/Δt) des Verlaufs ermittelt wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass aus den Messwerten für den Strangstrom (I1, I2, I3) eine an den Antriebsmotor (5) abgegebene momentane elektrische Leistung berechnet
wird und die Unwucht abhängig von der elektrischen Leistung ermittelt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verlauf der im Schleuderbetrieb an den Antriebsmotor (5) abgegebenen elektrischen
Leistung über der Zeit (t) ermittelt wird und die Unwucht abhängig von einer Steigung
des Verlaufs ermittelt wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verlauf des Strangstromes (I1, I2, I3) über der Zeit (t) ausgewertet wird und die Unwucht abhängig von dem Verlauf, insbesondere
abhängig von einer Hüllkurve dieses Verlaufs, ermittelt wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messwerte für den Strangstrom (I1, I2, I3) und/oder die Werte einer daraus gewonnenen Größe mit in einem Speicher abgelegten
Referenzwerten verglichen werden und die Unwucht abhängig vom Ergebnis dieses Vergleichs
ermittelt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die abgelegten Referenzwerte in zumindest zwei, insbesondere in zumindest drei, jeweils
einem Grad der Unwucht zugeordnete Referenzwertebereiche unterteilt sind und bei dem
Ermitteln der Unwucht überprüft wird, in welchen der Wertebereiche ein Messwert des
Strangstromes (I1, I2, I3) und/oder ein Wert der daraus gewonnenen Größe fällt/fallen.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schleuderbetrieb abhängig von einem Grad der ermittelten Unwucht gesteuert wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die vorgegebene Schleuderdrehzahl, auf welche die Wäschetrommel zu beschleunigen
ist, dann reduziert wird, wenn die Unwucht einen vorbestimmten ersten Grad erreicht.
13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Wäschetrommel (3) dann vollständig abgebremst wird, wenn die Unwucht einen vorbestimmten
zweiten Grad erreicht.
14. Antriebsvorrichtung (2) zum Antreiben einer Wäschetrommel (3) einer Waschmaschine
(1), mit:
- einem Antriebsmotor (5) zum Antreiben der Wäschetrommel (3),
- einem mit Phasensträngen (7, 8, 9) eines Stators des Antriebsmotors (5) gekoppelten
Wechselrichter (26), an dessen Eingang eine Zwischenkreisgleichspannung (U2) anlegbar ist und welcher zum Bereitstellen jeweils einer elektrischen Wechselspannung
(U12, U23, U13) für die Phasenstränge (7, 8, 9) aus der Zwischenkreisgleichspannung (Uz) ausgebildet ist, und
- einer Steuereinrichtung (39) zum Ansteuern des Wechselrichters (26), die dazu ausgebildet
ist, in zumindest einem Phasenstrang (7, 8, 9) des Stators einen elektrischen Strangstrom
(I1, I2, I3) zu messen und eine Unwucht bei der Wäschetrommel (3) abhängig von Messwerten für
den Strangstrom (I1, I2, I3) zu ermitteln,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Steuereinrichtung (39) ferner dazu ausgebildet ist, noch vor dem Einleiten des
Schleuderbetriebs eine Anfangsbeladung der Wäschetrommel und/oder eine während, insbesondere
seit dem Beginn, eines dem Schleuderbetrieb vorangegangenen Waschprozesses aufintegrierte,
an den Antriebsmotor abgegebene Energie zu ermitteln und zusätzlich die Unwucht abhängig
von der Anfangsbeladung und/oder der während des Waschprozesses aufintegrierten Energie
zu ermitteln.
15. Waschmaschine (1) mit einer Antriebsvorrichtung (2) nach Anspruch 14.
1. Method of determining an imbalance in a laundry drum (3) of a washing machine (1)
after initiation of spinning operation, in which the laundry drum (3) is to be accelerated
to a predetermined spinning rotational speed, wherein the laundry drum (3) is driven
by means of a drive motor (5), a respective electrical alternating voltage (U12, U23, U13) provided from an electrical intermediate circuit direct voltage (Uz) with the assistance of an inverter (26) is applied to each phase (7, 8, 9) of a
stator of the drive motor (5), an electrical phase current (I1, I2, I3) is measured in at least one phase (7, 8, 9) of the stator and the imbalance is determined
in dependence on measurement values for the phase current (I1, I2, I3), characterised in that even before initiation of the spinning operation an initial loading of the laundry
drum and/or an energy delivered to the drive motor and integrated during, particularly
since the start of, a washing process preceding the spinning operation is or are determined
and in addition the imbalance is determined in dependence on the initial loading and/or
the energy integrated during the washing process.
2. Method according to claim 1, characterised in that the drive motor (5) is a brushless direct-current motor, particularly with three
phases (7, 8, 9).
3. Method according to claim 1 or 2, characterised in that a respective electrical phase current (I1, I2, I3), is measured in at least two phases (7, 8, 9), particularly in all phases (7, 8,
9), of the stator and the imbalance is determined in dependence on the measurement
values for the phase currents (I1, I2, I3).
4. Method according to any one of the preceding claims, characterised in that at at least one predetermined instant after initiation of the spinning operation
an electrical energy (E) delivered to the drive motor (5) since a predetermined earlier
instant (to) after initiation of the spinning operation, particularly since initiation
of the spinning operation, is calculated from the measurement values for the phase
current (I1, I2, I3) and the imbalance is determined in dependence on the electrical energy (E).
5. Method according to any one of the preceding claims, characterised in that a plot (V1, V2) of an electrical energy (E) delivered to the drive motor (5) since a predetermined
instant (to) after initiation of the spinning operation, particularly since initiation
of the spinning operation, over time (t) is determined from the measurement values
for the phase current (I1, I2, I3) and the imbalance is determined in dependence on a gradient (ΔE/Δt) of the plot.
6. Method according to any one of the preceding claims, characterised in that an instantaneous electrical power delivered to the drive motor (5) is calculated
from the measurement values for the phase current (I1, I2, I3) and the imbalance is determined in dependence on the electrical power.
7. Method according to claim 6, characterised in that a plot of the electrical power, which is delivered to the drive motor (5) in spinning
operation, over time (t) is determined and the imbalance is determined in dependence
on a gradient of the plot.
8. Method according to any one of the preceding claims, characterised in that a plot of the phase current (I1, I2, I3) over time (t) is evaluated and the imbalance is determined in dependence on the
plot, particularly in dependence on an envelope curve of this plot.
9. Method according to any one of the preceding claims, characterised in that the measurement values for the phase current (I1, I2, I3) and/or the values of a magnitude obtained therefrom are compared with reference
values filed in a memory and the imbalance is determined in dependence on the result
of this comparison.
10. Method according to claim 9, characterised in that the filed reference values are subdivided into at least two, particularly into at
least three, reference value ranges respectively associated with a degree of imbalance
and in the determination of the imbalance it is checked in which of the value ranges
a measurement value of the phase current (I1, I2, I3) and/or a value of the magnitude obtained therefrom lies or lie.
11. Method according to any one of the preceding claims, characterised in that the spinning operation is controlled in dependence on a degree of the determined
imbalance.
12. Method according to claim 11, characterised in that the predetermined spinning rotational speed to which the laundry drum is accelerated
is reduced when the imbalance reaches a predetermined first degree.
13. Method according to claim 11 or 12, characterised in that the laundry drum (3) is fully braked when the imbalance reaches a predetermined second
degree.
14. Drive device (2) for driving a laundry drum (3) of a washing machine (1), comprising:
- a drive motor (5) for driving the laundry drum (3),
- an inverter (26), which is coupled with phases (7, 8, 9) of a stator of the drive
motor (5) and to the input of which an intermediate circuit direct voltage (Uz) can be applied, the inverter being constructed for providing a respective electrical
alternating voltage (U12, U23, U13) for each of the phases (7, 8, 9) from the intermediate circuit direct voltage (UZ), and
- a control device (39) for controlling the inverter (26), the control device being
constructed to measure an electrical phase current (I1, I2, I3) in at least one phase (7, 8, 9) of the stator and to determine an imbalance in the
laundry drum (3) in dependence on measurement values for the phase current (I1, I2, I3),
characterised in that the control device (39) is further constructed for the purpose of determining even
before initiation of the spinning operation an initial loading of the laundry drum
and/or an energy delivered to the drive motor and integrated during, particularly
since the start of, a washing process preceding the spinning operation and for additionally
determining the imbalance in dependence on the initial loading and/or the energy integrated
during the washing process.
15. Washing machine (1) with a drive device (2) according to claim 14.
1. Procédé destiné à déterminer un balourd dans un tambour à linge (3) d'un lave-linge
(1) après l'introduction d'un mode d'essorage, dans lequel le tambour à linge (3)
doit être accéléré à une vitesse d'essorage prédéfinie, le tambour à linge (3) étant
entraîné au moyen d'un moteur d'entraînement (5), une tension électrique alternative
(U12, U23, U13) étant respectivement appliquée sur des conducteurs de phase (7, 8, 9) d'un stator
du moteur d'entraînement (5), laquelle est fournie à partir d'une tension électrique
continue (Uz) d'un circuit intermédiaire à l'aide d'un convertisseur continu-alternatif (26),
un courant de phase électrique (I1, I2, I3) étant mesuré dans au moins un conducteur de phase (7, 8, 9) du stator et le balourd
étant déterminé en fonction de valeurs mesurées pour le courant de phase (I1, I2, I3), caractérisé en ce qu'une charge initiale du tambour à linge et/ou une énergie fournie au moteur d'entraînement,
intégrée pendant, notamment depuis le début d'un processus de lavage précédant le
mode d'essorage, est déterminée/sont déterminées avant l'introduction du mode d'essorage
et en ce qu'en plus le balourd est déterminé en fonction de la charge initiale et/ou de l'énergie
intégrée pendant le processus de lavage.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moteur d'entraînement (5) est un moteur à courant continu sans balai, notamment
avec trois conducteurs de phase (7, 8, 9).
3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'un courant de phase électrique (I1, I2, I3) est respectivement mesuré dans au moins deux conducteurs de phase (7, 8, 9), notamment
dans tous les conducteurs de phase (7, 8, 9) du stator et en ce que le balourd est déterminé en fonction des valeurs mesurées pour les courants de phase
(I1, I2, I3).
4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins à un moment prédéterminé après l'introduction du mode d'essorage, une énergie
électrique (E) fournie au moteur d'entraînement (5) depuis un moment antérieur prédéterminé
(t0) après l'introduction du mode d'essorage, notamment depuis l'introduction du mode
d'essorage, est calculée à partir des valeurs mesurées pour le courant de phase (I1, I2, I3) et en ce que le balourd est déterminé en fonction de l'énergie électrique (E).
5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'à partir des valeurs mesurées pour le courant de phase (I1, I2, I3), une courbe (V1, V2) d'une énergie électrique (E) fournie au moteur d'entraînement (5) depuis un moment
prédéterminé (t0) après l'introduction du mode d'essorage, notamment depuis l'introduction du mode
d'essorage, est déterminée par l'intermédiaire du temps (t) et en ce que le balourd est déterminé en fonction d'une pente (ΔE / Δt) de la courbe.
6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'à partir des valeurs mesurées pour le courant de phase (I1, I2, I3), une puissance électrique fournie momentanément au moteur d'entraînement (5) est
calculée et en ce que le balourd est déterminé en fonction de la puissance électrique.
7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'une courbe de la puissance électrique fournie au moteur d'entraînement (5) en mode
d'essorage est déterminée par l'intermédiaire du temps (t) et en ce que le balourd est déterminé en fonction d'une pente de la courbe.
8. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'une courbe du courant de phase (I1, I2, I3) est évaluée par l'intermédiaire du temps (t) et en ce que le balourd est déterminé en fonction de la courbe, notamment d'une enveloppante de
cette courbe.
9. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les valeurs mesurées pour le courant de phase (I1, I2, I3) et/ou les valeurs d'une grandeur obtenue à partir de ces valeurs sont comparées
à des valeurs de référence entrées en mémoire dans une mémoire et en ce que le balourd est déterminé en fonction du résultat de cette comparaison.
10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que les valeurs de référence entrées en mémoire sont divisées en au moins deux, notamment
en au moins trois domaines de valeurs de référence attribués à respectivement un degré
du balourd et en ce que lors de la détermination du balourd, il est vérifié dans lequel des domaines de valeurs
une valeur de mesure du courant de phase (I1, I2, I3) et/ou une valeur de la grandeur obtenue à partir de ces valeurs tombe/tombent.
11. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le mode d'essorage est commandé en fonction d'un degré du balourd déterminé.
12. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que la vitesse d'essorage prédéfinie, à laquelle le tambour à linge doit être accéléré,
est réduite lorsque le balourd atteint un premier degré prédéterminé.
13. Procédé selon la revendication 11 ou 12, caractérisé en ce que le tambour à linge (3) est complètement ralenti lorsque le balourd atteint un deuxième
degré déterminé.
14. Dispositif d'entraînement (2) destiné à entraîner un tambour à linge (3) d'un lave-linge
(1), comprenant :
- un moteur d'entraînement (5) destiné à entraîner le tambour à linge (3),
- un convertisseur continu-alternatif (26) couplé à des conducteurs de phase (7, 8,
9) d'un stator du moteur d'entraînement (5), à l'entrée duquel convertisseur une tension
continue (Uz) d'un circuit intermédiaire peut être appliquée et lequel est réalisé pour fournir
respectivement une tension électrique alternative (U12, U23, U13) pour les conducteurs de phase (7, 8, 9) à partir de la tension continue (Uz) du circuit intermédiaire, et
- un dispositif de commande (39) destiné à commander le convertisseur continu-alternatif
(26), lequel dispositif de commande est réalisé pour mesurer un courant de phase électrique
(I1, I2, I3) dans au moins un conducteur de phase (7, 8, 9) du stator et pour déterminer un balourd
dans le tambour à linge (3) en fonction de valeurs mesurées pour le courant de phase
(I1, I2, I3),
caractérisé en ce que
le dispositif de commande (39) est en outre réalisé pour déterminer une charge initiale
du tambour à linge et/ou énergie fournie au moteur d'entraînement, intégrée pendant,
notamment depuis le début d'un processus de lavage précédant le mode d'essorage, avant
l'introduction du mode d'essorage, et pour déterminer en plus le balourd en fonction
de la charge initiale et/ou de l'énergie intégrée pendant le processus de lavage.
15. Lave-linge (1) comprenant un dispositif d'entraînement (2) selon la revendication
14.