專利名稱：用于確定洗衣機的洗衣滾筒的載荷和/或失衡的方法和電路裝置的制作方法
用于確定洗衣機的洗衣滾筒的載荷和/或失衡的方法和電
路裝置本發明涉及一種用于獲得關于洗衣機的洗衣滾筒的載荷和/或失衡的信息的方法，洗衣滾筒由電動機驅動。電動機的定子包括耦合到功率逆變器的至少一個繞組，功率逆變器也被稱為逆變器，由控制單元控制。本發明還涉及一種用于確定洗衣滾筒的失衡和/ 或載荷的電路裝置。最后，本發明涉及一種具有這種電路裝置的洗衣機。現有技術在洗滌周期期間確定洗衣機的洗衣滾筒的載荷和失衡。這里，參考公開文獻EP 1512785A1，在EP 1512785A1中描述了一種用于確定洗衣滾筒載荷的方法。利用這種方法，在完成電阻制動和再生制動之后確定載荷，利用制動存儲電動機反饋的能量。換言之，對于已知的方法，電阻制動和再生制動都是需要的，以便能夠確定洗衣滾筒的載荷。本發明的目的是為如何能夠特別精確且迅速地確定洗衣滾筒的載荷和/或失衡指出一種解決方案。根據本發明，這個目的是通過一種具有根據權利要求1所述的特征的方法，通過一種具有根據權利要求12所述的特征的電路裝置，還通過一種具有根據權利要求15所述的特征的洗衣機來實現的。本發明的有利實施例形成從屬權利要求的主題。利用本發明的方法，獲得關于洗衣機的洗衣滾筒的載荷和/或失衡的信息。在這里洗衣滾筒由電動機進行驅動，電動機的定子包括耦合到功率逆變器的至少一個繞組，功率逆變器由控制單元控制。利用該方法，將洗衣滾筒加速到預定旋轉速度。然后減慢洗衣滾筒，即，從電動機的電動機運行轉換到發電機運行。在減慢洗衣滾筒時，換言之，在發電機運行期間，測量定子的至少一個繞組上流動的電流和/或中間電路電壓。此外，在每種情況下，在洗衣滾筒旋轉期間，對發電機運行期間所述電動機供應的電功率的曲線進行評估。根據電流和/或中間電路電壓的測量值并根據所述功率來確定所述洗衣滾筒的失衡和/或載荷。于是，根據本發明的規定，使用定子的繞組上流動的電流和/或中間電路電壓來確定洗衣滾筒的載荷和/或失衡。在此使用如下事實發電機運行期間繞組上流動的電流和中間電路電壓代表洗衣滾筒的轉動慣量，從而代表其載荷的度量。特別地，在轉換到發電機運行之后立即應用這種連接，因此，如果在這種轉換時確定載荷和/或失衡，將是有利的。測量電流和/或中間電路電壓也可以開始于這種轉換或在其后立即開始。不過，此外， 測量電流和/或中間電路電壓也可以在電動機運行期間進行。利用電動機在發電機運行期間供應的功率，能夠確定載荷或失衡對電流和/或中間電路影響的程度。因此也能夠分別針對彼此精確地定義失衡和載荷。優選將永勵同步電動機用作電動機。眾所周知，這樣的同步電動機特征在于高效率，例如異步電動機。高效率使得能夠以緊湊方式實現電動機，從而可以通過節省材料實現成本優點。例如，可以使用這種永勵同步電動機，其定子實現為三相，從而包括總共三個繞組，即所謂的相絞(phase strands) 0優選針對洗衣滾筒的載荷和/或失衡，在定子的所有繞組中測量并評估電流。對于三相定子，然后測量值適用于總共三個電流，以便確定載荷和 /或失衡。然后可以將這一確定結果彼此比較。對于永勵同步電動機，能夠利用逆變器毫不費力地精確檢測流入相絞的電流也是有利的。可以規定將電流和/或中間電路電壓的測量值與控制單元的存儲器中存儲的值進行比較。根據這種比較的輸出，然后能夠確定載荷和/或失衡。可以在洗衣機的開發階段期間通過測試定義存儲器中存儲的值。對于本實施例而言，換言之，對載荷和/或失衡與電流和/或中間電路電壓測量值之間的關系建模。因此，例如，針對電流和/或中間電路電壓預定若干值范圍，在每種情況下都將其每者分配給洗衣滾筒的載荷。如果實測電流的電流強度和/或中間電路電壓的幅度落入預定值范圍中，因此可以立即讀出分配到這一值范圍的載荷。已經證明，如果利用電流和/或中間電路電壓的測量值計算在減慢洗衣滾筒的預定時間間隔之內，換言之，發電機運行期間，電動機供應的能量，并且如果利用這個能量確定載荷和/或失衡，這是特別有利的。盡管能夠單獨從中間電路電壓或從實測電流計算電動機供應的能量，但尤其是如果從中間電路電壓，還從電流兩者計算能量，可以實現確定載荷和/或失衡期間的高精確度和高分辨率。例如，可以利用簡單的乘法進行這種計算。因此，發電機運行期間電動機在預定時間間隔之內供應的能量可用作確定失衡和 /或載荷的依據。現在可以在所述控制單元中對所述失衡和/或載荷與所計算的能量之間的關系進行建模。現在為這種建模提供了兩條路徑；可以利用數學函數進行這種關系的建模。或者，或此外，可以利用特性曲線對這種關系進行建模。尤其利用了如下事實洗衣滾筒的轉動慣量直接取決于其載荷。可以利用電流和/或中間電路電壓的測量值確定轉動慣量并將其用作洗衣滾筒載荷的度量。因此，例如，在控制單元的存儲器中存儲無載荷洗衣滾筒的轉動慣量，并在發電機運行期間確定有載荷洗衣滾筒的轉動慣量。然后可以利用簡單的減法計算受洗衣滾筒的載荷影響的轉動慣量，作為載荷的度量。優選在洗衣滾筒旋轉期間，對發電機運行期間所述電動機供應的電功率的曲線進行評估，并根據該曲線來確定洗衣滾筒的失衡。在這里利用了如下事實可以在滾筒轉動期間，借助于功率曲線中的波動檢測洗衣滾筒的失衡。那么，該曲線中的波動代表洗衣滾筒失衡的直接度量。此外，根據本發明，提供了一種電路裝置，用于確定洗衣機的洗衣滾筒的失衡和/ 或載荷。該電路裝置包括電動機，可以使用發電機操作電動機。電動機的定子包括至少一個繞組。該電路裝置還包括功率逆變器，用于向定子的至少一個繞組提供交流電壓。此外， 該電路裝置包括用于控制功率逆變器的控制單元。在此實現控制單元，以測量電動機的發電機運行期間定子繞組上流動的電流和/或中間電路電壓，并根據電流和/或中間電路電壓的測量值確定洗衣滾筒的載荷和/或失衡。相應地，針對本發明的方法提供的優選實施例及其優點也適用于本發明的電路裝置。具有本發明電路裝置的洗衣機最終形成本發明的一部分。本發明的更多特征源自權利要求、附圖以及附圖描述。描述中以上引用的特征和特征組合以及接下來在附圖描述中引用的和/或僅僅在附圖中示出的特征和特征組合不僅能用于每種情況下的主張組合，而且可以用于其他組合或單獨使用，而不脫離本發明的范圍。
現在借助于優選示范性實施例并參考附圖更詳細地描述本發明，附圖中

圖1示出了根據本發明實施例的電路裝置，以及圖2示出了發電機運行期間同步電動機的定子繞組上流動的電流的曲線圖。使用圖1所示的電路裝置1操作洗衣機。電路裝置1包括輸入側的橋式整流器2， 總共有四個二極管，所述橋式整流器連接到端子L，N。DC/DC變換器3并聯連接到橋式整流器2，借助于此，為電路裝置1提供電源電壓VCC和VDD。中間電路電容器4并聯連接到橋式整流器2和DC/DC變換器3。分壓器5并聯連接到中間電路電容器4。分壓器5包括三個電阻器fe、5b、5c以及阻抗變換器5d。阻抗變換器5d由運算放大器形成，其輸出耦合到控制單元7的第一輸入6。在范例中，控制單元7為微型處理器。控制單元7能夠探測和評估在第一輸入6上施加到中間電路電容器4的中間電路電壓。因此借助于分壓器5利用控制單元7測量中間電路電壓。逆變器8，作為功率逆變器，也并聯連接到橋式整流器2。逆變器8的任務是將整流后的電源電壓轉換成交流電壓。為此目的，逆變器8包括六個具有絕緣柵極電極的雙極晶體管Tl到T6 (IGBT)。在每種情況下，二極管Dl到D6都并聯連接到每個雙極晶體管Tl 到T6。通過驅動電路7a，利用控制單元7控制晶體管Tl到T6。逆變器8用于驅動永勵同步電動機和/或無刷直流電動機9，如圖1示意性示出，其定子體現在三相中，從而包括三個繞組W、V和U。同步電動機9的轉子借助皮帶機械耦合到洗衣機的洗衣滾筒。逆變器8被細分成三個電路分支8a，8b，8c，每個電路分支8a，8b，8c包括兩個雙極晶體管Tl和T2，T3 和T4，T5和T6，在每種情況下它們都彼此串聯。在每種情況下，定子的繞組W，V，U都耦合到逆變器8的電路分支8a，8b，Sc。在電路裝置1中提供測量設備10，以便測量在同步電動機9的發電機運行期間流經繞組W、V、U的相電流Iw，Iv, Iuo在每種情況下，測量設備10用于抽取分別流經繞組W、 V、U和/或電路分支8a，8b，8c的電流Iw，Iv, Iu，并經由阻抗變換器10a，10b，IOc將其傳輸到控制單元7的輸入11，12，13。利用另一測量設備14，從所有繞組W、V、U的電流Iff, Iv, Iu 形成總電流1_，并借助于阻抗變換器Ha將其輸出到控制單元7的輸入15。由于電流Iw， IvjIu的相偏移，正常情況下總電流Iwu在此為OA。如果在電流WIu之間不再有任何相對稱，那么因此能夠借助于總電流Iwu的電流強度確定這種故障。如圖1所示，根據本發明實施例的方法利用了電路裝置1。利用該方法，借助于控制單元7來確定洗衣滾筒的載荷和失衡。在同步電動機9的發電機運行期間發生這種情況。 對于該方法，利用了如下事實在繞組W、V、U，從而在電路分支8a，8b，8c中流動的電流1 ， Iv，Iu的電流強度，均代表洗衣滾筒的載荷和失衡的度量。在發電機運行期間施加到中間電路電容器4和/或在從電動機運行轉換到發電機運行期間增加這一電壓的中間電路電壓代表載荷和失衡的度量。為了確定洗衣滾筒的載荷，例如，測量并評估在繞組W，V，U之一上流動的電流Iw， Iv，Iu ；在這里，電流Iw，Iv，Iu之一就足夠了。在這里，從電動機運行轉換到同步電動機9的發電機運行之后立即評估電流Iw，Iv，Iuo那么，這個電流Iw，Iv，Iu的電流峰值代表洗衣滾筒的載荷的決定性度量。在圖2中，在轉換到發電機運行之后立即示出在繞組W，V，U之一上流動的電流Iw，Iv，Iu的示范性曲線。從根據圖2的曲線可以明了，可以將電流Iw，Iv, Iu的電流峰值與存儲器中存儲的值比較，根據這種比較，然后能夠確定洗衣滾筒的載荷。出于例示的目的，針對每種情況下洗衣滾筒的不同載荷，圖2中示出了三個值范圍Bi，B2, B3。如果電流IwJyIu的電流峰值位于第一值范圍Bl中，則存在洗衣滾筒的小載荷。相應地確定值范圍B2和B3是洗衣滾筒的平均或大載荷。根據圖2，洗衣滾筒的大載荷源自電流Iw，Iv, Iu的電流峰值。然而，為了在確定載荷時獲得更高分辨率并從而提高精確度，在該方法中既使用發電機運行期間施加到中間電路電容器4的中間電路電壓和/或這一中間電路電壓的增加，還使用電流Iw，Iv，Iu。從中間電路電壓和電流Iw，Iv，Iu計算發電機運行期間預定時間間隔之內同步電動機9供應的能量。然后從該能量獲得與洗衣滾筒的當前轉動慣量相關的信息，并根據轉動慣量得到洗衣滾筒的載荷。這里提供了兩種可能性。可以通過數學公式對轉動慣量與所計算能量之間的關系建模或者可以通過特性曲線對其建模。根據發電機運行期間同步電動機9供應的電功率的時域曲線進行洗衣滾筒的失衡的確定。利用控制單元7，從針對電流Iw，Iv，Iu和針對中間電路電壓的測量值連續計算這個功率，在每種情況下，在洗衣滾筒旋轉期間評估功率曲線。那么，該曲線中的波紋和/或曲線中出現的波動將代表洗衣滾筒的失衡的度量。附圖標記列表
1電路裝置
2橋式整流器
3DC/DC變換器
4中間電路電容器
5分壓器
5a,5b,5c電阻器
5d, 10a,10b,10c,14a阻抗變換器
6，11，12，13，15輸入
7控制單元
7a驅動電路
8逆變器
8a,8b,8c電路分支
9同步電動機
10，14測量設備
L, N端子
Tl 至Ij T6雙極晶體管
Dl 至Ij D6二極管
V, W, U繞組
VCC, VDD電源電壓
If Iy Iu'相電流
Iwvu總電流
Bi, B2, B3值范圍
權利要求
1.一種用于獲得與洗衣機的洗衣滾筒的載荷和/或失衡相關的信息的方法，所述洗衣滾筒是利用電動機(9)進行驅動的，所述電動機(9)的定子包括至少一個繞組(W，V，U)，所述繞組耦合到由控制單元(7)控制的功率逆變器(8)，所述方法具有如下步驟-將所述洗衣滾筒加速到預定旋轉速度， -減慢所述洗衣滾筒，即在發電機運行期間操作所述電動機(9)， -在減慢所述洗衣滾筒時，測量所述定子的至少一個繞組(W，V，U)上流動的電流(Iw， Iv，Iu)和/或測量中間電路電壓，-在每種情況下，在所述洗衣滾筒的旋轉期間，對發電機運行期間所述電動機(9)供應的電功率的曲線進行評估，-根據電流(Iw，Iv，Iu)和/或中間電路電壓的測量值并根據評估的功率來推導所述失衡和/或所述載荷。
2.根據權利要求1所述的方法，其中永勵同步電動機(9)被用作電動機。
3.根據權利要求1或2所述的方法，其中伴隨著從所述電動機的電動機運行轉換到發電機運行進行所述載荷和/或失衡的確定。
4.根據前述權利要求中的一項所述的方法，其中將所述電流(IpIpIu)和/或所述中間電路電壓的測量值與所述控制單元(7)的存儲器中存儲的值進行比較，并根據該比較的輸出來確定所述載荷和所述失衡。
5.根據前述權利要求中的一項所述的方法，其中利用所述電流(IpIpIu)和/或所述中間電路電壓的測量值來計算在減慢所述洗衣滾筒的預定時間間隔之內由所述電動機供應的能量，并利用所述能量來確定所述載荷和/或所述失衡。
6.根據權利要求5所述的方法，其中在所述控制單元(7)中對所述失衡和/或所述載荷與所計算的能量之間的關系進行建模。
7.根據權利要求6所述的方法，其中借助于數學方程對所述關系進行建模。
8.根據權利要求6或7所述的方法，其中借助于特性曲線對所述關系進行建模。
9.根據前述權利要求中的一項所述的方法，其中利用所述電流(IpIpIu)和/或所述中間電路電壓的測量值來確定所述洗衣滾筒的轉動慣量，并將所述轉動慣量用作所述洗衣滾筒的載荷的度量。
10.根據前述權利要求中的一項所述的方法，其中根據所述電動機(9)在發電機運行期間供應的功率的曲線來確定所述洗衣滾筒的失衡。
11.根據權利要求10所述的方法，其中借助于所述功率的曲線的波動，在滾筒轉動持續期間檢測所述洗衣滾筒的失衡。
12.一種用于確定洗衣機的洗衣滾筒的失衡和/或載荷的電路裝置(1)，具有 -電動機(9)，其定子包括至少一個繞組(W，V，U)，-功率逆變器(8)，用于向所述定子的所述至少一個繞組(W，V，U)提供交流電壓， -控制單元(7)，用于控制所述功率逆變器(8)， 其特征在于-所述控制單元(7)用于-測量在發電機運行期間所述定子的繞組(W，V，U)上流動的電流(IpIpIu)和/或中間電路電壓，-測量在所述電動機(9)的發電機運行期間供應的電功率，以及 -根據所述電流(Iw，Iv，Iu)和/或所述中間電路電壓的測量值并根據所述功率來確定所述洗衣滾筒的所述載荷和/或所述失衡。
13.根據權利要求12所述的電路裝置(1)，其特征在于所述電動機是永勵同步電動機⑶。
14.根據權利要求12或13所述的電路裝置(1)，其特征在于所述控制單元(7)被設計成根據所述電流(Iw，Iv，Iu)和/或所述中間電路電壓(U)的測量值來計算在發電機運行期間的預定時間間隔之內電動機(9)供應的能量，并根據所計算的能量來確定所述載荷和/或所述失衡。
15.一種洗衣機，具有根據權利要求12到14中的一項所述的電路裝置(1)。
全文摘要
本發明涉及一種用于獲得關于洗衣機的洗衣滾筒的載荷和/或失衡的信息的方法，其中洗衣滾筒由電動機(9)進行驅動，所述電動機(9)的定子包括耦合到由控制單元(7)控制的功率逆變器(8)的至少一個繞組(W，V，U)。將洗衣滾筒加速到預定轉速，然后減慢。在洗衣滾筒減慢期間，測量流經所述定子的至少一個繞組(W，V，U)的電流(IW，IV，IU)和/或中間電路電壓。此外，在洗衣滾筒轉動期間，對發電機運行期間由電動機供應的功率的曲線進行評估。根據電流(IW，IV，IU)和/或中間電路電壓的測量值并根據評估的功率得到失衡和/或載荷。本發明還涉及一種對應的電路裝置(1)以及具有電路裝置(1)的洗衣機。
文檔編號D06F37/20GK102341538SQ201080010229
公開日2012年2月1日 申請日期2010年2月18日 優先權日2009年3月2日
發明者H·G·阿爾巴伊拉克, J·斯克里佩克, T·伯特格爾 申請人:Bsh博世和西門子家用電器有限公司