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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines elektrischen Antriebsmotors eines Haushaltsgeräts. Mittels des Antriebsmotors wird eine bewegliche Komponente des Haushaltsgeräts angetrieben, und der Antriebsmotor wird durch eine Steuereinrichtung angesteuert. Es wird eine aktuelle Betriebstemperatur des Antriebsmotors erfasst. Die Steuereinrichtung überprüft, ob die aktuelle Betriebstemperatur einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet. Falls die aktuelle Betriebstemperatur den Grenzwert überschreitet, wird der Antriebsmotor abgeschaltet. Die Erfindung betrifft außerdem ein Haushaltsgerät, welches zum Durchführen eines derartigen Verfahrens ausgebildet ist.
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Das Interesse gilt vorliegend einem elektrischen Antriebsmotor, mittels welchem ein Kompressor einer Wärmepumpe in einem Kondensationstrockner angetrieben wird. Zum Schutz des Kompressors bzw. des Antriebsmotors vor Übertemperaturen und somit vor einer thermischen Überlast wird im Stand der Technik die Betriebstemperatur des Antriebsmotors gemessen und ausgewertet. Diese aktuelle Betriebstemperatur wird mit einem abgelegten Grenzwert verglichen. Wird ein Überschreiten des Grenzwertes festgestellt, so wird der Antriebsmotor abgeschaltet, da Übertemperaturen des Kompressors in der Regel nur bei Fehlfunktionen des Gesamtsystems auftreten. Durch das kontrollierte Abschalten des Antriebsmotors werden Überbelastungen des Antriebsmotors vermieden und wird die Lebensdauer des Motors bzw. der gesamten Anordnung einschließlich des Antriebsmotors und des angetriebenen Kompressors auf ein Maximum gebracht.
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Der Grenzwert für die Betriebstemperatur ist in der Regel derart vorgegeben, dass selbst in einem ungünstigsten Fall bezüglich der Betriebstemperatur im normalen bzw. ordnungsgemäßen Betrieb des Haushaltsgerätes dieser Grenzwert nicht überschritten wird. Auf der anderen Seite soll dieser Grenzwert auch so bemessen sein, dass, wenn er bei einer Fehlfunktion überschritten wird, der Antriebsmotor noch kontrolliert und unter Vermeidung bleibender Schäden abgeschaltet werden kann. Somit liegt der Grenzwert relativ weit oberhalb der Temperaturwerte, die während eines normalen Betriebs des Haushaltsgerätes auftreten.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Weg aufzuzeigen, wie bei einem Verfahren der eingangs genannten Gattung das Haushaltsgerät besonders wirkungsvoll geschützt werden kann.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren sowie durch ein Haushaltsgerät mit den Merkmalen des jeweiligen unabhängigen Patentanspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche, nachfolgender Beschreibung und der Figuren der beigefügten Zeichnung.
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Ein erfindungsgemäßes Verfahren ist zum Betreiben eines elektrischen Antriebsmotors eines Haushaltsgerätes ausgelegt, wobei mittels des Antriebsmotors eine bewegliche Komponente des Haushaltsgerätes angetrieben wird. Der Antriebsmotor wird mittels einer Steuereinrichtung angesteuert. Es wird eine aktuelle Betriebstemperatur des Antriebsmotors erfasst, und die Steuereinrichtung überprüft, ob die aktuelle Betriebstemperatur einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet oder nicht. Falls die aktuelle Betriebstemperatur den Grenzwert überschreitet, wird der Antriebsmotor abgeschaltet. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Grenzwert für die Betriebstemperatur in Abhängigkeit von zumindest einem Betriebsparameter des Haushaltsgeräts im Betrieb eingestellt wird.
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Also wird der Grenzwert für die Betriebstemperatur situationsabhängig und bedarfsgerecht eingestellt, und zwar im Betrieb des Haushaltsgerätes. Die Erfindung basiert dabei auf mehreren Erkenntnissen: Sie beruht zunächst auf der Erkenntnis, dass im Stand der Technik auch solche Fehler auftreten können, die nicht unbedingt zum Überschreiten des Grenzwertes und somit nicht zum Abschalten des Antriebsmotors führen. Selbst bei Auftreten eines Fehlers wird der Grenzwert nicht in jedem Betriebszustand des Haushaltsgerätes überschritten. Der Erfindung liegt ferner die Erkenntnis zugrunde, dass bei diesen Fehlern der Antriebsmotor deshalb nicht abgeschaltet wird, weil der feste Grenzwert für den ungünstigsten Fall vorgegeben und somit relativ hoch ist. Es existieren nämlich Betriebszustände – etwa Betriebsprogramme in Kombination mit einer bestimmten Versorgungsspannung des Antriebsmotors –, bei denen die Betriebstemperatur im Normalfall bzw. im ordnungsgemäßen Betrieb relativ gering ist. Tritt nun ein Fehler auf, so erhöht sich zwar diese Betriebstemperatur, sie erreicht jedoch nicht den relativ hohen Grenzwert. Eine weitere Erkenntnis besteht darin, dass im Stand der Technik der Antriebsmotor im ordnungsgemäßen Betrieb mit einer relativ hohen Betriebstemperatur im Normalfall unnötig abgeschaltet werden würde, wenn der feste Grenzwert kleiner wäre. Dies würde zu unbefriedigenden Ergebnissen führen. Die Erfindung beruht schließlich auf der Erkenntnis, dass die Nachteile des Standes der Technik dadurch umgangen werden können, dass für unterschiedliche Betriebszustände des Haushaltsgerätes bzw. für unterschiedliche Werte zumindest eines Betriebsparameters jeweils unterschiedliche Grenzwerte für die Betriebstemperatur des Antriebsmotors eingestellt werden. Einerseits wird das Haushaltsgerät vor einer thermischen Überlast wirkungsvoll und zuverlässig geschützt; auf der anderen Seite wird der Antriebsmotor auch nicht unnötig abgeschaltet, was die Benutzerfreundlichkeit und den Betriebskomfort gegenüber dem Stand der Technik erhöht. Ein Fehlverhalten – z. B. Riemenriss, Kältemittelverlust, Defekt des Kompressors oder Ähnliches – kann in jedem Betriebszustand detektiert werden, und der Prozess kann näher an die Grenztemperatur gebracht werden, wodurch ein effizienterer Prozess möglich ist.
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Unter dem Haushaltsgerät wird vorliegend vorzugsweise ein Wäschetrockner verstanden, besonders vorzugsweise ein Kondensationstrockner mit einer Wärmepumpe. Der Antriebsmotor dient dabei zum Antreiben eines Kompressors bzw. Verdichters der Wärmepumpe, welcher hier die bewegliche Komponente des Haushaltsgerätes darstellt. Gerade bei einem Kompressor können nämlich Betriebsfehler aufgrund erhöhter Betriebstemperaturen auftreten.
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Also wird der Grenzwert für die Betriebstemperatur in Abhängigkeit von zumindest einem Betriebsparameter des Haushaltsgerätes im Betrieb eingestellt. Es erweist sich als besonders vorteilhaft, wenn der Grenzwert in Abhängigkeit von dem jeweils ausgewählten Betriebsprogramm des Haushaltgerätes als Betriebsparameter eingestellt wird. Das Betriebsprogramm stellt hier somit einen Betriebsparameter des Haushaltsgerätes dar. Für unterschiedliche Betriebsprogramme des Haushaltsgerätes können somit jeweils unterschiedliche Grenzwerte für die Betriebstemperatur eingestellt werden. Diese Ausführungsform macht sich die Tatsache zu Nutze, dass – insbesondere bei einem Wäschetrockner – bei unterschiedlichen Betriebsprogrammen jeweils unterschiedliche Betriebstemperaturen auftreten bzw. verschiedene Betriebsprogramme jeweils unterschiedliche Temperaturniveaus im Haushaltsgerät hervorrufen. Somit verursacht auch ein bestimmter Fehler jeweils einen anderen Temperaturwert des Antriebsmotors, nämlich je nach dem ausgewählten Betriebsprogramm. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass fehlerhafte Zustände der Anordnung einschließlich des Antriebsmotors und der beweglichen Komponente bei jedem Betriebsprogramm zuverlässig detektiert werden können und der Antriebsmotor bedarfsgerecht abgeschaltet werden kann.
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Bei einem Wäschetrockner können neben einem Standardprogramm auch weitere, von dem Standardprogramm verschiedene Betriebsprogramme vorgesehen sein, wie beispielsweise ein Öko-Programm sowie ein Schnellprogramm. Bei diesen Betriebsprogrammen treten im Normalfall bzw. im ordnungsgemäßen Betrieb jeweils unterschiedliche Temperaturniveaus auf, sodass auch jeweils unterschiedliche Grenzwerte für die Betriebstemperatur vorgegeben werden können.
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Es erweist sich ebenfalls als besonders vorteilhaft, wenn der Grenzwert für die Betriebstemperatur in Abhängigkeit von der aktuellen Amplitude einer elektrischen Spannung als Betriebsparameter eingestellt wird, welche an einer Statorwicklung des Antriebsmotors angelegt wird. Auch die Amplitude der elektrischen Spannung – Versorgungsspannung des Antriebsmotors – beeinflusst nämlich die Betriebstemperatur des Antriebsmotors. Somit wird das Haushaltsgerät bei jeder Amplitude der elektrischen Spannung wirkungsvoll geschützt, und das Haushaltsgerät wird somit unabhängiger von der Versorgungsspannung. Es gilt beispielsweise folgende Beziehung: je höher die Amplitude der elektrischen Spannung, desto höher der Grenzwert für die Betriebstemperatur.
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Beispielsweise wird zwischen drei verschiedenen Wertebereichen für die Amplitude der Spannung unterschieden, für welche jeweils ein anderer Grenzwert für die Betriebstemperatur vorgegeben wird. Folgende Wertebereiche für die Amplitude der Spannung können vorgegeben sein:
- – erster Wertebereich: 198 V bis 215 V;
- – zweiter Wertebereich: 216 V bis 235 V; und
- – dritter Bereich: 236 V bis 248 V.
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Der Antriebsmotor kann ein bürstenloser Gleichstrommotor (BLDC) bzw. ein permanentmagneterregter Synchronmotor sein. Die Statorwicklung kann dabei dreiphasig ausgeführt sein bzw. drei Phasenstränge beinhalten.
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Wird der Grenzwert für die Betriebstemperatur sowohl in Abhängigkeit von dem aktuellen Betriebsprogramm als auch abhängig von der Amplitude der elektrischen Spannung eingestellt, so kann eine zweidimensionale Matrix mit unterschiedlichen Grenzwerten für die Betriebstemperatur vorgegeben sein. Unter Berücksichtigung der beiden Betriebsparameter wird dann der zugeordnete Grenzwert für die Betriebstemperatur im Betrieb eingestellt.
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Hinsichtlich der Einstellung des Grenzwertes im Betrieb sind zwei unterschiedliche Ausführungsformen vorgesehen: Zum einen kann der Grenzwert in Abhängigkeit von dem zumindest einen Betriebsparameter aus einer Vielzahl von in der Steuereinrichtung abgelegten Grenzwerten ausgewählt werden. Diese Vielzahl von Grenzwerten können bereits in der Entwicklungsphase des Haushaltsgerätes in der Steuereinrichtung abgelegt werden. Im Betrieb des Haushaltsgerätes kann die Steuereinrichtung dann ohne viel Rechenaufwand den jeweils einschlägigen Grenzwert auswählen. Alternativ kann vorgesehen sein, dass der Grenzwert mittels der Steuereinrichtung in Abhängigkeit von dem zumindest einen Betriebsparameter anhand einer abgelegten Formel im Betrieb errechnet wird. Auf diese Weise wiederum kann der Grenzwert besonders fein bzw. mit hoher Auflösung eingestellt werden.
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Bevorzugt wird die aktuelle Betriebstemperatur des Rotors mittels eines Temperatursensors im Betrieb – insbesondere kontinuierlich bzw. fortlaufend – gemessen. Somit kann die Betriebstemperatur höchstgenau erfasst werden. Der Temperatursensor kann dabei direkt am Antriebsmotor oder aber in seiner unmittelbaren Umgebung angeordnet sein, sodass die Betriebstemperatur direkt oder indirekt gemessen wird.
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Wird die Temperatur kontinuierlich gemessen, so kann auch die Steuereinrichtung im Betrieb fortlaufend überprüfen, ob der Grenzwert überschritten wird oder nicht.
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Bevorzugt wird durch die Steuereinrichtung im Betrieb auch fortlaufend überprüft, ob sich der zumindest eine Betriebsparameter – etwa die Amplitude der Spannung – verändert. Wird eine Veränderung des Betriebsparameters im Betrieb festgestellt, so kann die Steuereinrichtung auch den Grenzwert für die Betriebstemperatur entsprechend anpassen.
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Ein erfindungsgemäßes Haushaltsgerät beinhaltet eine bewegliche Komponente, einen elektrischen Antriebsmotor zum antreiben der Komponente, sowie auch eine Steuereinrichtung zum Ansteuern des Antriebsmotors, welche dazu ausgelegt ist, zu überprüfen, ob eine aktuelle Betriebstemperatur des Antriebsmotors einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet, und nach Überschreiten des Grenzwertes den Antriebsmotor abzuschalten. Der Grenzwert für die Temperatur ist in Abhängigkeit von zumindest einem Betriebsparameter des Haushaltsgerätes im Betrieb einstellbar.
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Die mit Bezug auf das erfindungsgemäße Verfahren vorgestellten bevorzugten Ausführungsformen und deren Vorteile gelten entsprechend für das erfindungsgemäße Haushaltsgerät und umgekehrt, und dies auch dann, wenn darauf hierin nicht im Einzelnen hingewiesen ist.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren der 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 aber in Alleinstellung verwendbar.
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Die Erfindung wird nun anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert, wie auch unter Bezugnahme auf die Figuren der beigefügten Zeichnung, die dieses Ausführungsbeispiel zeigen.
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Es zeigen demnach:
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1 in schematischer und höchst abstrakter Darstellung ein Haushaltsgerät gemäß einer Ausführungsform der Erfindung; und
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2 eine Matrix, wie sie in einer Steuereinrichtung des Haushaltsgerätes gemäß 1 abgelegt ist.
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Ein in 1 in schematischer Darstellung gezeigtes Haushaltsgerät 1 ist im Ausführungsbeispiel ein Kondensationstrockner mit einer Wärmepumpe. Es beinhaltet eine um eine horizontale Drehachse drehbar gelagerte Wäschetrommel 2 zur Aufnahme von Wäschestücken. In einem in 1 nicht näher dargestellten Kältemittelkreislauf der Wärmepumpe befindet sich ein Kompressor 3 bzw. ein Verdichter, welcher mit Hilfe eines elektrischen Antriebsmotors 4 angetrieben wird. der Antriebsmotor 4 kann ein bürstenloser Gleichstrommotor (BLDC) sein. Der Antriebsmotor 4 wird mittels einer Steuereinrichtung 5 angesteuert, welche z. B. eine Motorsteuereinheit (Mikrocontroller) und gegebenenfalls eine übergeordnete bzw. zentrale Steuereinheit aufweisen kann. Die Steuereinrichtung 5 kann auch einen Speicher umfassen.
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Zur Messung einer Betriebstemperatur des Antriebsmotors 4 ist ein Temperatursensor 6 bereitgestellt, welcher mit der Steuereinrichtung 5 elektrisch gekoppelt ist. Die Steuereinrichtung 5 erfasst somit die jeweils augenblickliche Betriebstemperatur des Antriebsmotors 4. Diese Temperaturmessung kann entweder direkt oder indirekt erfolgen: Der Temperatursensor 6 kann entweder direkt am Antriebsmotor 4 angebracht sein oder er kann in der unmittelbaren Umgebung des Antriebsmotors 4 angeordnet sein.
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Die Steuereinrichtung 5 erfasst außerdem eine elektrische Spannung, welche an eine Statorwicklung des Antriebsmotors 4 angelegt wird. Diese Spannung ist eine Versorgungsspannung des Antriebsmotors 4; sie ist eine Wechselspannung. In der Steuereinrichtung 5 ist somit die bereits aktuelle Amplitude der elektrischen Spannung, die an der Statorwicklung anliegt, bekannt.
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In dem Speicher der Steuereinrichtung 5 sind eine Vielzahl von unterschiedlichen auswählbaren Betriebsprogrammen abgelegt, welche zur Steuerung von Prozessabläufen des Haushaltsgerätes 1 dienen. Nach Einschalten des Haushaltgerätes 1 kann die Bedienperson mittels einer Bedieneinrichtung eines dieser Betriebsprogramme auswählen und den Betriebsprozess des Haushaltsgerätes 1 gemäß dem ausgewählten Betriebsprogramm durchführen lassen. Beispielsweise sind folgende drei Betriebsprogramme vorgesehen: Standardprogramm, Schnellprogramm und Öko-Programm.
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Die Steuereinrichtung 5 ist so ausgelegt, dass sie im Betrieb überprüft, ob die aktuelle Betriebstemperatur des Antriebsmotors einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet oder nicht. Überschreitet die Betriebstemperatur den Grenzwert, so schaltet die Steuereinrichtung 5 den Antriebsmotor 4 ab. Der Antriebsmotor 4 verbleibt dann solange abgeschaltet, bis die Betriebstemperatur den Grenzwert wieder unterschreitet. Alternativ kann eine erneute Inbetriebnahme des Antriebsmotors 4 verhindert werden, und es kann eine Fehlermeldung angezeigt werden.
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Der Grenzwert für die Betriebstemperatur wird im Betrieb situationsabhängig eingestellt. Diese Einstellung erfolgt in Abhängigkeit von zwei Betriebsparametern des Haushaltsgerätes, nämlich abhängig von dem ausgewählten Betriebsprogramm einerseits sowie in Abhängigkeit von der gemessenen Amplitude der Versorgungsspannung andererseits. Dazu ist im Speicher eine Matrix abgelegt, wie sie in 2 beispielhaft dargestellt ist. Während in 2 mit U die Versorgungsspannung des Antriebsmotors 4 bezeichnet ist, steht P für die Betriebsprogramme. Wie aus 2 hervorgeht, wird zwischen drei verschiedenen Wertebereichen der Versorgungsspannung U unterschieden: 198 V bis 215 V, 216 bis 235 V, sowie 236 V bis 248 V. Es wird auch zwischen drei unterschiedlichen Betriebsprogrammen P1, P2, P3 unterschieden. Für unterschiedliche Kombinationen aus den Betriebsprogrammen P einerseits und den Wertebereichen der Versorgungsspannung U andererseits sind somit jeweils unterschiedliche Grenzwerte G für die Betriebstemperatur abgelegt. Die Steuereinrichtung 5 überprüft im Betrieb, in welchen der Wertebereiche die aktuelle Amplitude der Versorgungsspannung U fällt, sowie welches der Betriebsprogramme P ausgewählt wird. In Abhängigkeit davon wird dann eines der Grenzwerte G ausgewählt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Haushaltsgerät
- 2
- Wäschetrommel
- 3
- Kompressor
- 4
- Antriebsmotors
- 5
- Steuereinrichtung
- 6
- Temperatursensor
- P1
- Betriebsprogramm
- P2
- Betriebsprogramm
- P3
- Betriebsprogramm
- U
- elektrische Spannung
- G
- Grenzwert
