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.

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 Synchron motors 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 Synchron motors 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 Synchron motors 9 über die Wicklungen W, V, U fließenden Phasenströmen l _w , l _v , 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 l _w , Iv, Iu separat abgegriffen und über jeweils einen Impedanzwandler 10a, 10b, 10c an jeweils einen Eingang 1 1 , 12, 13 der Steuereinheit 7 übermittelt. Mit einer weiteren Messeinrichtung 14 wird ein Summenstrom l _WV u aus Strömen l _w , l _v , Iu aller Wicklungen W, V, U gebildet und über einen Impedanzwandler 14a an einen Eingang 15 der Steuereinheit 7 abgegeben. Der Summenstrom l _W vu beträgt dabei aufgrund der Phasenverschiebung der Ströme l _w , Iv, Iu im Normalfall OA. Ist keine Phasensymmetrie zwischen den Strömen l _w , Iv, Iu mehr gegeben, so kann dieser Fehlerfall anhand der Stromstärke des Summenstromes l _W vu 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 l _w , 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 l _w , Iv, Iu gemessen und ausgewertet; einer der Ströme l _w , Iv, Iu ist dabei ausreichend. Der Strom l _w , Iv, Iu wird dabei unmittelbar nach dem Übergang vom Motorbetrieb in den Generatorbetrieb des Synchron motors 9 ausgewertet; gerade dann stellen die Stromspitzen dieses Stromes l _w , 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 l _w , 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 l _w , 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 l _w , Iv. 'u 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 l _w , l _v , Iu verwendet. Aus der Zwischenkreisspannung und des Stromes l _w , Iv. 'u 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 l _w , 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