CN103003483B - 具有用于家用电器的监视装置的加热电路 - Google Patents

Abstract

本公开涉及具有用于家用电器的监视装置的加热电路。一种洗涤和/或烘干电器，包含用于加热洗涤液体和/或烘干空气流的加热电路（140），加热电路被连接至在电器内部分配电力的电压分配线（105a，105b），并且包含与开关装置（210a，210b）串联的至少一个加热电阻器（205），开关装置（210a，210b）受控于电器控制单元（125）以便在需要时有选择地使加热电阻器通电。加热电路的开关装置包含与加热电阻器串联的第一开关和第二开关（210a，210b），加热电阻器被插在第一开关和第二开关之间。提供一种监视电路装置，所述监视电路装置包含对加热电阻器分流、并且具有基本高于加热电阻器的阻抗的第一电阻器（R1），和被连接在加热电阻器的第一端子（215b；215a）与电压分配线之一之间的上拉网络，控制单元被配置成接收相应于加热电阻器的第二端子（215a；215b）处的电势的电压。

Description

具有用于家用电器的监视装置的加热电路

技术领域

本发明一般涉及家用电器的领域，并且尤其涉及具有监视装置的加热电路，该监视装置用于象洗衣机、组合的洗衣机和烘干机、干燥机、洗碗机等的电器，并且一般用于所有那些有必要加热流体（象在洗衣机或洗碗机中的洗涤流体，或象衣物烘干机中的烘干空气）的电器。

背景技术

用于就象上面列出的那些家用电器的加热电路一般都包含加热元件，加热元件由加热电阻器和开关元件（例如受控于电器控制单元的继电器或者仅在洗衣桶中有足够量的液体时才关闭以确保加热电阻器被浸入的液面开关）组成，开关元件用于在需要时使加热电阻器通电，例如，为了加热用于洗涤衣物或盘子的洗涤液体，或为了加热用于烘干衣物的空气流。

加热电路通常受到监视，以便对正确操作进行评估并且检测其可能的故障。故障事实上可能发生在加热电阻器中或发生在使它通电的开关元件中。加热电路通常受到监视以识别加热电阻器是否电源接通或断开，或者它被短路到地。这些故障中的一些对于电器更甚者对于用户可能极端危险。例如，应该避免加热电阻器过热，这会使组件零部件被损坏或毁坏，并且发生火灾；同样，发生短路到地的加热电阻器也是危险源，因为耗散电流可以达到电器机壳并且造成对用户的电击。在检测到这类故障的情况下，要做出决定使电器停止。

申请人已经发现已知的加热电路的监视装置不能区分不同类型的故障。一些故障可能被分类为对用户的安全有危险，并因此导致电器停止，即使实际上没有风险并且机器操作能够继续。这是人们不希望的，因为用户必须等待服务人员的介入。

发明内容

鉴于上面概述的技术状态，本发明的一个目的是为家用电器设计一种改进的加热电路装置，该装置保证充分监视和区分基本上每一种可能的故障。

根据本发明，提供洗涤和/或烘干电器，包含用于加热洗涤液体和/或烘干空气流的加热电路，加热电路被连接至电器内部的（交流(AC)）电压分配线并且包含与开关装置串联的至少一个加热电阻器，开关装置受控于电器控制单元以便在需要时有选择地使加热电阻器通电。

加热电路的开关装置包含与加热电阻器串联的第一开关和第二开关，加热电阻器被插入在第一开关和第二开关之间。

提供一种监视电路装置，包含对加热电阻器分流并且具有阻抗基本高于加热电阻器的阻抗的第一电阻器，和连接在加热电阻器的第一端子与电压分配线之一之间的上拉网络，被配置成接收相应于加热电阻器第二端子的电势的电压的控制单元。

电器可以进一步包含受控于控制单元、以便有选择地允许给电器供电的主开关，和可以被连接至相对于电器的AC电压插头在主开关的上游或下游的电压供电线的加热电路。

主开关可以是仅当控制单元检测到电器门被关闭的条件下才能够切换成关闭的开关。

上拉网络可以被连接至主开关下游或上游的电压分配线。

监视单元可以被进一步配置成对由电压分配线分配的电压的值进行检测，并且对通过电压分配线分配的电压的被检测值与相应于加热电阻器第二端子处的电势的所接收电压进行比较。

尤其是，监视单元可以被配置成在电器操作期间，根据通过电压分配线分配的电压的检测到的值动态获得的至少一个参考电势，该至少一个参考电势要与相应于加热电阻器第二端子处的电势的所接收的电压进行比较。

用动态方式获得的所述参考电势优选被定期计算。

附图说明

通过阅读下面对其实施例的详细描述，本发明的这些和其他特征和优点将显得更清晰，这些实施例仅通过非限制性示例、描述的方式提供，为了更好地理解，将参考附图进行描述，其中：

图1是例如洗衣机的家用电器的电路的一部分的示意性框图，具有根据本发明的实施例的加热电路装置；以及

图2更详细示出图1的加热电路装置。

具体实施方式

参考附图，图1示出例如、但是并非限制为洗衣机的家用电器的电路的一部分的示意性框图。附图标记105a和105b代表两个端子，在使用时两个端子被插入到电力主插座（未示出）中，以便接收AC电压（例如端子105a被连接至插到线电压的AC插座端口中的插针，而端子105b被连接至被插到中性端的AC插座端口中的插针）；AC电压可以例如是50Hz的220V标称值，或60Hz的110V标称值（还可以是其他值，取决于特定国家所采用的标准）。

AC电压被馈送到变压器和整流电路110，用于产生由DC电压分配线115和120分配的一个或多个DC电压值，例如5V电压用于给逻辑控制单元125供电，包括例如微处理器或微控制器，控制电器的操作。DC电压分配线115和120的一个或另一个可以被连接至中性端（端子105b）。

框130旨在示意性代表电器之中所有那些通过AC电压供电的部件；这种部件包括例如用于使洗衣桶转动的电机，用于排放洗涤/漂洗流体的甩干泵，用于从总水管吸入水的电阀（多个电阀）。在端子105a处接收的AC线电压通过受控于控制单元125的主开关135（其可以例如是“门锁”开关）有选择地被馈送到由框130图示的部件，主开关135仅在电器门（图中未示出）被正确关闭的条件下才被关闭。这样，为了安全起见，可以确保在门打开时电器不能被启动，从而避免可能的损害。在本发明的可选实施例中，被图示为在主开关135下游包括在框130中的那些部件的一部分可以被移动到上游；这可以例如是图1中以虚线示出的排水泵137的情况，当排水泵137被放在主开关135上游时，为安全起见，排水泵137能够被操作成即使在门被打开的情况下，也能够泄放掉存在机器中的液体。

提供一种具有监视装置的加热电路140，用于加热用来洗涤和/或漂洗衣物的洗涤液体。根据本发明的一个实施例，加热电路140被连接至主开关135上游的AC电压端子105a、105b，即，加热电路140的一个端子145a被连接至导体，该导体被连接至端子105a并且载有线电压，而另一个端子145b被连接至中性端子105b。

加热电路140的操作受控于控制单元125，控制单元125还监视（通过监视装置）加热电路140以便检测可能的故障，正如下面将更详细描述的那样。

图2提供根据本发明的实施例的加热电路140的更详细的视图。这里考虑的示例性实施例的加热电路140包含至少一个加热电阻器205，加热电阻器205在分别被连接至线电压端子105a的电压线和被连接至中性端子105b的中性线之间与两个开关210a和210b（高侧开关210a和低侧开关210b）串联连接。加热电阻器205是这样的元件，即，在被通电时，对洗涤液体和/或烘干空气流进行加热。开关210a和210b例如是继电器，尤其是单稳态或可选的双稳态继电器，就象门锁开关13那样，它们受控于控制单元125。在加热电阻器205的两个端子215a和215b的其中之一或两者处可以提供一个或两个热熔丝，用于保护加热电阻器205，防止在过热的情况下燃烧（在这种情况下，热熔丝之一或两者熔断并因此将加热电阻器与加热电路断开）；然而，正如由下面清楚导出的那样，热熔丝的提供并非必不可少。第一电阻器R1以分流方式连接在加热电阻器205的端子215a和215b之间，端子215a和215b分别被连接至开关210a和210b；第一电阻器R1具有基本高于加热电阻器205的典型阻抗的阻抗值（例如大约为150KOhm）（因此，当加热电阻器205正常运转时，分流连接的总阻抗必然与加热电阻器205的阻抗一致）。第二电阻器R2被连接在端子215b与主开关135下游的电压线之间。控制单元125被安排成通过分压电路感知端子215a处的电压，分压电路包含连接在端子215a与控制单元125的测量输入端235之间的第三电阻器R3，和连接在测量输入端235与两条DC电压分配线115和120之一之间的第四电阻器R4，即第四电阻器R4被连接至与中性端相连的DC电压分配线。控制单元125被进一步安排成例如通过电阻电压分配网络（partitionnetwork）来感知在端子215a处接收的线电压，电阻电压分配网络可以包括连接在线电压与中性端之间的一个或两个电阻器245、246。

如上所述的加热电路如下进行操作。

当电器被插入主电压插座中时，控制单元125被通电。

当用户输入电器起动命令时，在门被评估为关闭的条件下，控制单元命令主开关135关闭，由此使框130中图示的机器部件通电。

为了加热洗涤流体和/或烘干空气流，控制单元125命令开关210a和210b关闭。这样，加热电阻器205被通电。同样在这个情况下，控制单元125命令开关210a和210b仅当电器门被评估为关闭的条件下才关闭。

得益于如图所示的电路装置，控制单元125能够监视加热电路的正确操作并且检测其可能的故障。为了做到此点，控制单元125可以被配置（即编程）成执行加热电路的检查序列，以便检查其组件可能的故障。

控制单元125经由电压分配网络245、246定期感知线电压值（例如，每隔20-80毫秒）。

控制单元125根据感知的线电压值而动态计算和定期更新（例如，每隔20-80毫秒）阀值；这种阀值是使用通过控制单元125实施的数学功能计算出的无量纲的量。同样，控制单元125由在测量输入端235处接收的电压获得无量纲的量，这个量与在被测线电压的基础上计算出的无量纲阀值进行比较。基于比较的结果，控制单元125能够检测到加热电路装置中的故障。要指出阀值随着线电压而改变：得益于此，线电压的实际值要考虑，线电压的实际值正如所知的那样国家与国家不同，并且易随时间波动。这使得对可能的故障状况的检测更加准确可靠。

下表（表1）提供在测量输入端235处感知的电压，并因此是通过控制单元125计算出的无量纲值怎样根据加热电路装置的状态和在不同的故障状况的情况下改变的指示。

表1

当控制单元125命令主开关135和其他两个开关210a和210b处于打开状况时（表1第一行），在输入端235处通过控制单元125感知的电压应该（在无故障的情况下）为低，接近于地（第三和第四电阻器R3和R4将端子215a拉至地）；在表1中，相应于故障存在的无量纲值为0。在输入端235处电压的被测高值（相应于线电压值）（并因此从其获得的无量纲值的高值）因此可指示出开关210a未正确操作并被闭锁式关闭（“粘合关闭（glued close）”）的实情。

当控制单元125命令门锁开关135关闭，但保持其他两个开关210a和210b打开，从而使加热电阻器205断电（表1中第二行）时，在无故障的情况下，在输入端235处感知的电压应该相对高但是小于线电压值：事实上，在这个状况下，电阻通路应该存在于：从被连接至线电压端子105a的线开始，经过主开关135，第二电阻器R2，加热电阻器205和第一电阻器R1的分流部，第三电阻器R3，第四电阻器R4，并到达中性端。在表1中，相应于无故障的无量纲值是170。如表1所示，基于在输入端235处感知的电压值，控制单元125能够检测和区分出三种可能的故障：

a）相对高值（在表1中150或更少），但是充分低于相应于无故障状况的值（170），可以指示出加热电阻器205是“打开的”，即不导电的实情；事实上，在这个情况下，加热电阻器205与第一电阻器R1之间的分流连接的阻抗值必然与第一电阻器R1的阻抗一致，第一电阻器R1的阻抗大致高于加热电阻器205的阻抗。这类故障可以依据热熔丝之一或两者的故障，或加热电阻器205的问题，热熔丝可以设置在加热电阻器205的端子处。

b）接近于地的非常低的值（表1中的3）可以指示出开关210b被闭锁式关闭（“粘合关闭”）的实情；事实上，在这个状况下，端子215b被短路到中性端，并因此端子215a处的电压为低。

c)高谷（vale），相应于线电压（表1中的202）可以指示出开关210a被闭锁式关闭（“粘合关闭”）的实情；事实上，在这个状况下，端子215a被短路到线电压。

当控制单元125命令主开关135关闭，开关210a打开并且开关210b关闭（表1中第三行）时，无故障状况相应于在输入端235处感知的非常低的值（相应于表1中的无量纲值3）；其实，在这个状况下，端子215b被短路到中性端，并因此端子215a处的电压为低。如表1所示，基于在输入端235处感知的电压值，控制单元125能够检测和区分出两种可能的故障：

d)第一高电压值（170或更小，如表1所示）意味着开关210b被“粘合打开”，或在驱动开关210b的控制单元的驱动输出端中存在故障。

e)第二高谷，高于第一高值并且相应于线电压（表1中的202），可以指示出开关210a被闭锁式关闭（“粘合关闭”）的实情；事实上，在这个状况下，端子215a被短路到线电压。

最后，当控制单元125命令所有的开关135、210a和210b都关闭（表1中的第四行）时，无故障状况相应于在输入端235处感知的高电压值；事实上，在这个状况下，端子215a应该被短路到线电压。在这个情况下非常低的值（接近于地）可以指示出开关210a被“粘合打开”（或者在驱动开关210a的控制单元的驱动输出端中存在故障）的实情。事实上，在这个状况下，端子215b被短路到中性端，并因此端子215a处的电压为低。

在加热电路140中提供两个开关210a和210b，一个在加热电阻器205上游另一个在加热电阻器205下游，使加热电路140更安全：同样在加热电阻器中存在故障的情况下，通过切换打开两个开关210a和210b，电器能够被置于对用户安全的状况中，而不必打开门，并且可能不必停止机器操作。

尤其是，所描述的加热电路允许区分出故障是否存在于被断开的加热电阻器中或者存在于加热电阻器中的电流漏泄；第一种故障对用户的安全没有危险：它只意味着洗涤液体（或干燥空气流）不能被加热；第二种故障具有潜在的危险性，因为耗散电流的缘故。在这两种情况下，机器周期都不需要被停止：控制单元125命令两个开关210a和210b打开并且许可电器结束周期。

因此，得益于根据所描述的实施例的电路装置，不仅可以检测存在于短路到中性端的加热电阻器205的故障，而且可以检测到涉及加热电阻器的故障是危险的或者是可接受的。

所描述的解决方案的一个优点在于包括为了可能的故障正确监视加热电路所必须的元件的加热电路，大致不涉及备用的电力消耗。事实上，当电器不操作时，主开关135和两个开关210a和210b是打开的，因此在线电压与中性端之间不存在导电通路（同样，包括平行于205、R3和R4的电阻器R2、R1的电阻通路与线电压断开）；仅有的消耗是通过电阻分配网络245、246给出的。然而，不能阻止将第二电阻器R2连接在主开关135上游，或者反之，将加热电路（加热电阻器205和开关210a及210b）连接在主开关135下游和第二电阻器R2上游，或者将所有电路140移动到主开关135下游。

很明显，本领域技术人员将能够对所描述的发明实施例进行数种改变，而不背离在所附权利要求中限定的本发明的范围。

例如，第二电阻器R2可以被连接至加热电阻器205的端子215a，并且控制单元125的测量输入端235可以被耦接至端子215b。

Claims (10)

1.一种洗涤和/或烘干电器，包含用于加热洗涤液体和/或烘干空气流的加热电路(140)，所述加热电路被连接至在所述电器内部分配电力的电压分配线(105a，105b)，并且包含与开关装置(210a，210b)连接的至少一个加热电阻器(205)，所述开关装置(210a，210b)受控于电器控制单元(125)以便在需要时有选择地使所述加热电阻器通电，其特征在于：

-所述加热电路的所述开关装置包含与所述加热电阻器连接的第一开关和第二开关(210a，210b)，所述加热电阻器被插在所述第一开关和第二开关之间；

-提供一种监视电路装置，所述监视电路装置包含第一电阻器(R1)和被连接在所述加热电阻器的第一端子(215b；215a)与所述电压分配线之一之间的上拉网络，所述第一电阻器(R1)对所述加热电阻器分流，并且所述第一电阻器(R1)的阻抗基本高于所述加热电阻器的阻抗，所述控制单元被配置成接收相应于所述加热电阻器的第二端子(215a；215b)处的电势的电压。

2.根据权利要求1所述的电器，进一步包含受控于所述控制单元以便有选择地允许给所述电器供电的主开关(135)，其中所述加热电路被连接至相对于所述电器的AC电压插头在所述主开关上游或下游的电压供电线。

3.根据权利要求2所述的电器，其中仅当所述控制单元检测到电器门被关闭的条件下所述主开关才能够切换为关闭。

4.根据权利要求2或3所述的电器，其中所述上拉网络被连接至所述主开关(135)下游或者上游的所述电压分配线。

5.根据权利要求1至3中的任何一项所述的电器，其中监视单元被进一步配置成检测通过所述电压分配线分配的电压值，并且对检测到的通过所述电压分配线分配的电压值与相应于所述加热电阻器的所述第二端子处的电势的所接收的电压进行比较。

6.根据权利要求5所述的电器，其中所述监视单元被配置成，在所述电器操作期间，根据所述检测到的通过所述电压分配线分配的电压值动态获得至少一个参考电势，所述参考电势要与相应于所述加热电阻器的第二端子处的电势的所接收的电压进行比较。

7.根据权利要求6所述的电器，其中以动态方式获得的所述参考电势被定期计算。

8.根据权利要求4所述的电器，其中监视单元被进一步配置成检测通过所述电压分配线分配的电压值，并且对检测到的通过所述电压分配线分配的电压值与相应于所述加热电阻器的所述第二端子处的电势的所接收的电压进行比较。

9.根据权利要求8所述的电器，其中所述监视单元被配置成，在所述电器操作期间，根据所述检测到的通过所述电压分配线分配的电压值动态获得至少一个参考电势，所述参考电势要与相应于所述加热电阻器的第二端子处的电势的所接收的电压进行比较。

10.根据权利要求9所述的电器，其中以动态方式获得的所述参考电势被定期计算。