EP2627814B1 - Verfahren zum steuern eines bremsvorgangs eines antriebsmotors einer waschmaschine sowie antriebsvorrichtung und waschmaschine - Google Patents

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EP2627814B1
EP2627814B1 EP11764213.2A EP11764213A EP2627814B1 EP 2627814 B1 EP2627814 B1 EP 2627814B1 EP 11764213 A EP11764213 A EP 11764213A EP 2627814 B1 EP2627814 B1 EP 2627814B1
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EP
European Patent Office
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drive motor
temperature
braking
control device
braking cycle
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EP2627814A2 (de
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Hasan Gökcer ALBAYRAK
Torsten Böttger
Jörg SKRIPPEK
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BSH Hausgeraete GmbH
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BSH Hausgeraete GmbH
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    • D06F34/08—Control circuits or arrangements thereof
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    • D06F37/00—Details specific to washing machines covered by groups D06F21/00 - D06F25/00
    • D06F37/30—Driving arrangements 
    • D06F37/304—Arrangements or adaptations of electric motors

Definitions

  • the invention relates to a method for controlling a braking process of a drive motor, by means of which a washing drum of a washing machine is driven. At least temporarily during the braking process, a braking current fed back due to an electrical braking voltage induced by the drive motor is conducted to an ohmic resistance by closing an electrical switch.
  • the invention also relates to a drive device and a washing machine, which are each designed to carry out such a method.
  • the electrical energy recovered when the laundry drum is braked can either be stored directly in the intermediate circuit capacitor or converted to heat using an ohmic braking resistor.
  • the braking resistor can be connected in parallel to the DC link capacitor as required.
  • the EP 0 478 807 A1 shows a washing machine in which the duty cycle of the drive motor is adjusted by a control circuit so that the motor temperature does not exceed a certain limit. To reduce the duration of the program, the ratio of the on-time to the off-time can be changed so that the limit temperature is reached as quickly as possible.
  • the drive circuit of a washing machine after the US 2004/0103694 A1 is thus protected from damage caused by an overvoltage from the generator operation of the Drive motor protected during braking that the braking resistor is provided with a thermal overcurrent shutdown.
  • a braking process of a drive motor is controlled, by means of which a washing drum of a washing machine is driven. At least at times during the braking process, a braking current which is fed back on the basis of an electrical braking voltage induced by the drive motor is led to an ohmic resistance, namely by closing an electrical switch.
  • a temperature of the drive motor is determined and a limit value for the temperature is set. The electrical switch is activated during the braking process in such a way that the temperature of the drive motor remains below the specified limit value.
  • a current flow via the ohmic resistance is thus controlled during the braking process in such a way that the temperature of the drive motor does not exceed a predetermined limit value.
  • the control of the current flow via the resistance or the activation of the electrical switch preferably includes that the average current strength of the braking current and / or a duration of the current flow and / or a point in time at which the electrical switch is closed during the braking process, depending on the determined temperature of the drive motor is / are set.
  • the limit value for the temperature of the drive motor can be determined, for example, in a development process of the drive motor and stored in a control device.
  • the method according to the invention has the advantage that the drive motor can be braked quickly by leading the braking current to the resistor without the temperature limit being exceeded.
  • the drive motor had to be designed for the most unfavorable operating conditions (worst case) in order to be able to withstand temperature peaks occurring during the braking process.
  • the drive motor had to be designed for the maximum ambient temperature of the washing machine, for maximum loading of the washing drum and for the longest washing program of the washing machine.
  • the method according to the invention enables the drive motor to be designed for operation at lower temperatures and thus to be produced more cost-effectively.
  • the limit value for the temperature can namely be set in such a way that the drive motor is operated at moderate temperatures and is therefore not overheated.
  • Another advantage of The method according to the invention compared to the prior art consists in the fact that the drive motor does not have to be switched off due to an excessively high temperature during the braking process and a washing process must therefore be interrupted. In the prior art, the drive motor had to be switched off when its temperature exceeded a threshold.
  • the washing machine preferably has a belt drive, so that the laundry drum is driven by the drive motor via a belt.
  • the drive motor is subjected to little thermal stress when braking, and it can be braked quickly at the predetermined temperature limit without being thermally overloaded.
  • the ohmic resistance is preferably formed by a phase strand of a stator of the drive motor, so that the braking current is fed back to the phase strand via the electrical switch.
  • the electrical energy supplied by the drive motor during the braking process is converted directly into heat at the drive motor, so that it is the use of an additional braking resistor as described in the article in the document EP 1 512 785 A1 is used parallel to the DC link capacitor - superfluous.
  • the drive motor also has a significantly higher heat capacity than a braking resistor and can therefore absorb significantly more heat. It can therefore be braked much faster.
  • the drive motor is a multi-phase permanent magnet excited motor, for example a permanent magnet excited synchronous motor or a brushless direct current motor
  • the phase strands can be short-circuited in pairs or all at least temporarily during the braking process of the stator and the braking current can be supplied to the phase strands. It is advantageous if electrical switches already present in an inverter or inverter are used to couple the phase strands to one another.
  • the ohmic resistance, to which the braking current is conducted during the braking process, can thus be formed by the phase strand of the stator or its ohmic resistance.
  • a resistance value of a stator winding can be, for example, in a value range from 0.5 ⁇ to 3 ⁇ ; for example, it can be 1 ⁇ .
  • the current temperature of the drive motor can be determined before the braking process is initiated, and a time course of a rotational speed of the drive motor for the braking process can be predetermined depending on the temperature before the braking process is initiated. It is thus ensured in a simple manner - in particular without a lot of control or regulating effort during the braking process - that the temperature of the drive motor does not exceed the defined limit value during the braking process before the braking process starts.
  • the predetermination of the course of the rotational speed can be, for example, determining an average deceleration and / or a temporal course of the deceleration of the drive motor.
  • relatively high temperature values of the drive motor can occur, so that the deceleration of the drive motor can be predetermined at least for the start of the braking process depending on the determined temperature.
  • the course of the speed can also be continuously controlled during the braking process depending on the current temperature of the drive motor. For example, if the temperature of the drive motor rises relatively rapidly - approaching the limit value - its deceleration would be significantly reduced. In contrast, when the temperature of the drive motor rises relatively moderately, the deceleration can be increased according to the situation.
  • the continuous control of the speed curve as a function of the current temperature of the drive motor has the advantage that it is continuously monitored during the braking process whether the temperature of the drive motor is below the specified limit value.
  • the respective instantaneous temperature of the drive motor can thus also be regulated by appropriate activation of the electrical switch and an associated control of the braking current.
  • the temperature of the drive motor for the braking process is estimated and the electrical switch is controlled as a function of the estimated temperature.
  • a maximum value of the temperature for the braking process can be estimated before the braking process is initiated.
  • Such a prediction of the temperature allows the time course of the speed or deceleration of the drive motor to be predetermined reliably before the braking process is initiated, without the predetermined limit value for the temperature being exceeded. Temperature values for different curves of the speed or different deceleration values for the braking process can also be predicted and compared with one another before the braking process is initiated. Such a course of the speed or such a course of the deceleration can then be predetermined for the braking process, which ensures the maximum possible deceleration of the drive motor without its temperature exceeding the specified limit value.
  • Such a procedure has the advantage that the drive motor is braked quickly on the one hand and is not thermally overloaded on the other hand.
  • the electrical switch is actuated during the braking process in such a way that the drive motor is braked with a maximum possible deceleration, taking into account the limit value for the temperature. In this way, the duration of the braking process is reduced to a minimum without the limit value for the temperature of the drive motor being exceeded.
  • the braking process can be carried out between two successive spin cycles of the drive motor.
  • a period of time between the spin cycles can then be set as a function of the ascertaining temperature of the drive motor, in particular ascertained during the braking process.
  • the time period between the spin cycles is set in particular in such a way that the temperature of the drive motor does not exceed the limit value neither during the later spin cycle nor during a braking process following the later spin cycle. So the time is set so that the temperature of the drive motor can recover enough after the previous spin cycle.
  • the drive motor can be accelerated, for example, to a predetermined spin speed and then braked again without the Limit for the temperature is exceeded.
  • the time between the spin cycles can also be longer than the actual braking process, i.e. the drive motor can first be braked to a desired speed - in particular completely to zero rpm - and the later spin cycle can only be initiated after the drive motor has been braked.
  • the temperature of the drive motor is determined before the braking process is initiated, for example at a spin speed of the drive motor, a point in time at which the braking process is initiated can be determined as a function of this temperature.
  • the time duration of a spin cycle can be varied depending on the current temperature of the drive motor, namely in such a way that the limit value for the temperature of the drive motor is not exceeded during the spin cycle or during the braking process.
  • the braking process can be initiated when the temperature of the drive motor in the spin mode exceeds a threshold value less than the limit value. This threshold value can be selected such that a maximum temperature occurring during the braking process is less than the specified limit value.
  • the temperature of the drive motor can be measured with a sensor.
  • the temperature of the drive motor is determined by means of a control device, by means of which the electrical switch and the drive motor are controlled, with the aid of a map stored in the control device and / or with the aid of a mathematical formula stored in the control device is calculated.
  • the washing machine does not need an additional temperature sensor.
  • the temperature of the drive motor can be dependent on its known parameters, such as a winding resistance of the stator winding or the resistance of the phase phase at a fixed temperature and / or a number of pole pairs.
  • the temperature of the drive motor can also be determined taking into account measured values for a phase current of the drive motor and / or measured values for an intermediate circuit voltage of the voltage intermediate circuit and / or values for a phase voltage.
  • the phase current and the intermediate circuit voltage are in any case in usually measured, namely by a control device.
  • the phase voltage that is applied between the phase strands of the drive motor is also generally known in the control device. An electrical power supplied by the drive motor when braking the drive motor and the temperature of the drive motor can thus be determined without much effort.
  • the drive motor is therefore a multi-phase drive motor, in particular a permanent magnet-excited synchronous motor or brushless DC motor.
  • a drive motor can be braked quickly in a technically simple manner, namely by leading the braking current to the ohmic resistance.
  • the invention also includes a drive device for a laundry drum of a washing machine.
  • the drive device comprises a drive motor for driving the laundry drum and a control device for controlling the drive motor, which is designed, at least temporarily, during a braking operation of the drive motor, to feed back a braking current due to an electrical braking voltage induced by the driving motor to an ohmic resistance by closing an electrical one Switch.
  • a temperature of the drive motor can be determined in the drive device and a limit value for the temperature is set in the control device.
  • the control device is designed to control the electrical switch during the braking process in such a way that the temperature of the drive motor remains below the specified limit value.
  • the resistance to which the braking current is conducted is preferably an ohmic resistance of a phase strand of the drive motor.
  • the invention also includes a washing machine with such a drive device.
  • the washing machine 1 shown in a schematic representation comprises a drive device 2 which serves to mechanically drive a washing drum 3 arranged in the washing machine 1.
  • the drive device 2 comprises a drive motor 5 and a circuit arrangement 6 for operating the drive motor 5.
  • the drive motor 5 is a brushless DC motor or a permanent magnet-excited synchronous motor and comprises three phase strands 7, 8, 9.
  • the phase strand 7 is connected to a first connection 10 the drive motor 5 electrically connected; the phase strand 8 is connected to a second connection 11 of the drive motor 5, and the phase strand 9 is connected to a third electrical connection 12 of the drive motor 5.
  • the circuit arrangement 6 comprises a circuit input 13 with a first and a second input connection 14, 15, between which an electrical supply alternating voltage U V is present.
  • the AC supply voltage U V is provided by an electrical supply network.
  • the circuit arrangement 6 also has three output connections 16, 17, 18.
  • the first output connection 16 is connected to the first connection 10 of the drive motor 5 is connected, the second output connection 17 is connected to the second connection 11 of the drive motor 5, and the third output connection 18 is connected to the third connection 12 of the drive motor 5.
  • the power supply unit 19 provides an intermediate DC voltage U Z between its output connections 20, 21.
  • a reference potential B is provided at the output terminal 21.
  • An intermediate circuit capacitor 22 is connected between the output connections 20, 21 of the power supply unit 19, that is to say in parallel with the power supply unit 19.
  • the DC link voltage U Z provided by the power supply unit 19 is therefore present at the DC link capacitor 22.
  • a voltage divider 23 is connected in parallel with the intermediate circuit capacitor 22 and has two ohmic resistors 24 in the exemplary embodiment. Between the resistors 24 there is a node 25 at which a voltage U S can be tapped, namely with respect to the reference potential B.
  • the amplitude of the voltage U S provided by the voltage divider 23 represents a measure of the amplitude of the DC link voltage U Z.
  • An inverter 26 is connected in parallel with the power supply unit 19, the intermediate circuit capacitor 22 and the voltage divider 23.
  • the inverter 26 comprises a first circuit branch 27, a second circuit branch 28 and a third circuit branch 29.
  • the first, the second and the third circuit branch 27, 28, 29 are connected on the one hand to the output connection 20 of the power supply 19 and on the other hand to the reference potential B or coupled to the output terminal 21 of the power supply 19.
  • the first circuit branch 27 comprises two electrical switches 30, 31; a node 32 located between the electrical switches 30, 31 is coupled to the first output connection 16 of the circuit arrangement 6.
  • the second circuit branch 28 accordingly has two electrical switches 33, 34; a node 35 located between the electrical switches 33, 34 is coupled to the second output connection 17 of the circuit arrangement 6.
  • the third circuit branch 29 has two electrical switches 36, 37; one between the Node 38 located at electrical switches 36, 37 is coupled to the third output connection 18 of the circuit arrangement 6 and thus to the third connection 12 of the drive motor 5.
  • the electrical switches 30, 31, 33, 34, 36, 37 are bipolar transistors with insulated gate electrodes (IGBT) in the exemplary embodiment.
  • the circuit arrangement 6 also comprises a control device 39, which in the exemplary embodiment can have a microprocessor and / or a microcontroller.
  • the control device 39 serves to control the inverter 26, and more precisely the electrical switches 30, 31, 33, 34, 36, 37.
  • the control device 39 can control and / or regulate the speed of the drive motor 5 and thus the speed of the laundry drum 3.
  • the control device 39 can also measure the DC link voltage U Z , namely as a function of the electrical voltage U S provided by the voltage divider 23.
  • the control device 39 is coupled to the node 25 of the voltage divider 23. The control device 39 thus detects the voltage U S and can thus draw conclusions about the DC link voltage U Z.
  • an electrical alternating voltage U 12 , U 23 , U 13 is applied between the connections 10 and 11 or 11 and 12 or 10 and 12, that is to say to the phase strands 7, 8, 9 of the drive motor 5.
  • the respective amplitudes of these voltages U 12 , U 23 , U 13 are known to the control device 39; namely, it detects the DC link voltage U Z and controls the inverter 26.
  • the control device 39 also detects phase currents I 1 , I 2 , I 3 which flow via the phase phases 7, 8, 9 of the drive motor 5.
  • the control device 39 is coupled to a node 41 of the first circuit branch 27, which is located between the electrical switch 31 and an ohmic resistor 40 connected in series with it.
  • the control device 39 is also coupled to a node 42, which is arranged between the electrical switch 34 and an ohmic resistor 43 connected in series therewith in the second circuit branch 28.
  • the control device 39 is coupled to a node 44, which is arranged between the electrical switch 37 and an ohmic resistor 45 connected in series with it in the third circuit branch 29.
  • the control device 39 can therefore be connected to the resistors 40, 43, 45 tap the respective voltages falling and thus detect the respective current strength of the phase currents I 1 , I 2 , I 3 which flow via the phase strands 7, 8, 9 of the drive motor 5.
  • the washing machine 1 comprises a belt drive, that is to say the drive motor 5 is connected to the laundry drum 3 via a belt with a predetermined ratio.
  • the translation can be about 10. This means that the speed of the drive motor 5 is ten times as high as the speed of the laundry drum 3. If the washing drum 3 is accelerated to a speed of 1000 rpm, the speed of the drive motor 5 is approximately 10,000 rpm.
  • a spin operation is known to be divided into several spin cycles in which the drive motor 5 is accelerated to a predetermined spin speed and then braked again to a lower speed, in particular to zero rpm.
  • a method according to an embodiment relating to the control of a braking process in spin operation is described in more detail below.
  • the electrical switches 31, 34, 37 (the lower switches of the inverter 26) can be actuated during a braking operation, and can be closed in pairs or all. Then a braking current I B flowing due to a braking voltage induced by the drive motor 5 is specifically fed back to the phase strands 7, 8, 9 of the drive motor 5 or it remains in the respective circuit of the phase strands 7, 8, 9 electrical energy supplied during the braking process is then converted into heat at an ohmic resistance of the phase strands 7, 8, 9.
  • the electrical switches 31, 34, 37 can be switched at a frequency of 16 kHz, for example; the duty cycle, which indicates the ratio of the period of time during which the electrical switches 31, 34, 37 are closed to the period, can be set here as desired by the control device 39.
  • the phase strands 7, 8, 9 are quasi with one another or against the Reference potential B short-circuited.
  • the magnetic field in a permanent magnet excited synchronous motor is generated by permanent magnets in the rotor and the magnetic field or the excitation field can therefore not be switched off but is permanently effective. If the windings of the stator, i.e. the phase strands 7, 8, 9, are short-circuited, an electrical braking voltage is still induced in this winding by the rotary movement and the magnetic field of the rotor, and a braking current I B (short-circuit current) flows.
  • the temperature of the drive motor 5 can increase significantly during the braking process.
  • the instantaneous temperature of the drive motor 5 is therefore calculated by the control device 39.
  • the control device 39 can control the temperature of the drive motor 5 depending on the measured values for the branch currents I 1 , I 2 , I 3 or for the braking current I B , as well as depending on the measured values for the DC link voltage U Z and on the values of String voltages U 12 , U 23 , U 13 calculated.
  • the control device 39 can also take into account the loading of the laundry drum 3, that is to say the weight of the laundry items 4, and also the ohmic resistance of the phase strands 7, 8, 9.
  • the temperature can be calculated, for example, in such a way that first the electrical power - be it a power absorbed by the drive motor 5 or supplied by the drive motor 5 - and the temperature is calculated from this electrical power.
  • a maximum limit value for the temperature is stored in the control device 39, and the control device 39 controls the switches 31, 34, 37 in this way during the braking process that the temperature of the drive motor 5 does not exceed the specified limit.
  • the limit value for the temperature can already be stored in the control device 39 during the development process of the drive device 2, namely, for example, in a memory of the control device 39.
  • Fig. 2 shows in its upper part a time course of a temperature T of the drive motor 5 during the spin operation. In its lower part shows Fig. 2 a time course of a speed n of the drive motor 5 during the spin operation. Time t is plotted on the X axes. The specified limit for the temperature T is designated T G.
  • the spin operation begins at a time t 0 .
  • the drive motor 5 is accelerated to a first speed value n 1 , it reaches the speed n 1 at a time t 1 .
  • drive motor 5 is operated at constant speed n 1 .
  • the drive motor 5 is accelerated to a second speed value n 2 and operated at this speed value n 2 until a time t 4 .
  • the temperature T of the drive motor 5 rises, namely initially with a relatively large and then gradually decreasing gradient.
  • the temperature T of the drive motor 5 is T 0 , which corresponds, for example, to an ambient temperature of the washing machine 1 or a reference value.
  • temperature T reaches a value of T 1 .
  • the temperature T rises by ⁇ T 1 .
  • the control device 39 calculates the instantaneous temperature T of the drive motor 5. Before the time t 4 , the control device 39 also calculates the temperature T of the drive motor 5 for a subsequent braking operation after the time t 4 , This means that the control device 39 makes a prediction about the temperature T before the braking process is initiated, which could occur during the braking process. As a rule, a maximum of the temperature T occurs immediately after initiation of the Braking on what from the course of the temperature T according Fig. 2 evident. Before the time t 4 , the control device 39 calculates a maximum value T max1 of the temperature T.
  • the control device 39 first calculates the maximum value T max1 for a maximum deceleration of the drive motor 5, that is to say for a duty cycle of 100% when the electrical switches are actuated 31, 34, 37. If this maximum value T max1 exceeds the limit value T G , the control device 39 calculates a maximum value T max1 for a lower duty cycle and thus for a lower deceleration of the drive motor 5. If this new estimated maximum value T max1 is now smaller than that Limit value T G , the course of the deceleration or the speed n assigned to it is selected for the upcoming braking process. The control device 39 therefore checks before the time t 4 for which curve of the rotational speed n the respectively calculated maximum value T max1 is even smaller than the defined limit value T G.
  • the limit value T G can, for example, be 110 K greater than the reference value T 0 .
  • control device 39 determines that the predicted maximum value T max1 is smaller than the limit value T G , it determines the deceleration of the drive motor 5 for the subsequent braking operation even before the time t 4 . Specifically, the control device 39 predetermines a time course of the deceleration or the speed n of the drive motor 5 before the time t 4 . The control device 39 defines a maximum possible delay at which the limit value T G is not exceeded.
  • the course of the speed n or the deceleration can also be predetermined as a function of the instantaneous temperature T, which was determined before the braking process was initiated. This can be such that an average deceleration of the drive motor 5 is set to approximately 90 rpm / s when the instantaneous temperature T is less than T 0 + 100 K, that is to say does not exceed the reference value T 0 by 100 K.
  • the average deceleration can be set to approximately 70 rpm / s if the temperature T exceeds T 0 + 100 K before the braking process is initiated.
  • the average deceleration can be further reduced to about 65 rpm if the temperature T exceeds the value T 0 + 105 K before the braking process is initiated. If the temperature T exceeds the value T 0 + 110 K, the drive motor 5 can be switched off.
  • the braking process is initiated at time t 4 .
  • the temperature T reaches the maximum value T max1 at a time t 5 , in order then to decrease again.
  • the drive motor 5 is therefore at a standstill t 6 .
  • the actual braking process of the drive motor 5 has ended.
  • Another spin cycle or acceleration process of the drive motor 5 is not yet initiated at time t 6 .
  • the control device 39 waits until the temperature T of the drive motor 5 recovers and drops, for example, to a predetermined value T 10 .
  • the control device 39 can thus set a time period .DELTA.t 1 between two successive spin cycles of the drive motor 5, namely depending on the temperature T of the drive motor 5 calculated during this time. After the time period .DELTA.t 1 after the time t 4 , the control device 39 conducts another Spin cycle of the drive motor 5, namely at a time t 7 . As in the first spin cycle, the drive motor 5 is first accelerated to the first speed value n 1 and then to the second speed value n 2 in the second spin cycle, in order then to be braked again at a time t 8 .
  • the control device 39 determines the temperature T and, before the time t 8, calculates a maximum value T max2 for the subsequent braking process of the drive motor 5.
  • the control device 39 determines a course of the deceleration or the speed n of the drive motor 5 for the following braking process, namely such that the maximum value T max2 is less than the limit value T G.
  • the control unit 39 can set a maximum deceleration for the drive motor 5 taking into account the limit value T G.
  • the braking process is initiated, and the temperature T of the drive motor 5 reaches the maximum value T max2 and then drops.
  • the drive motor 5 is braked, namely completely to the speed n of 0 rpm.
  • the drive motor 5 is stopped.
  • the braking process is thus ended at time t 9 .
  • the temperature T of the drive motor 5 can, however, continue to recover, namely until a further point in time t 10 , at which a further spin cycle of the drive motor 5 is initiated.
  • a period of time .DELTA.t 2 between the spin cycles of the drive motor 5 is determined by the control device 39 depending on the period of time .DELTA.t 2 Temperature T of the drive motor 5 set.
  • the third spin cycle of the drive motor 5 can then be initiated as soon as the temperature T of the drive motor 5 drops to a value T 20 .
  • the third spin cycle of the drive motor 5 begins, in which it is first accelerated to the first speed value n 1 and then to the second speed value n 2 .
  • a braking operation is to be initiated at a time t 11 .
  • the control device 39 determines the current temperature of the drive motor 5 and also calculates a maximum value T max3 to which the temperature T of the drive motor 5 could rise in a subsequent braking operation. The control device 39 determines that a rapid braking of the drive motor 5 would lead to the limit value T G being exceeded.
  • the control device 39 determines a comparatively flat course of the speed n or a relatively moderate deceleration of the drive motor 5 for the subsequent braking operation. Specifically, the control device 39 predetermines such a course of the speed n for the braking process at which the maximum value T max3 is less than the limit value T G. At time t 11 , the braking process begins, in which the drive motor 5 is braked completely until a time t 12 .
  • the control device 39 can set a time period ⁇ t 3 between the third spin cycle and a further spin cycle of the drive motor 5.
  • the control device 39 can therefore predict the temperature T of the drive motor 5 for the respective braking process, even before the braking process is actually initiated. In this prediction, the control device 39 takes into account the loading of the laundry drum 3 or the weight of the laundry items 4, as well as the instantaneous speed n of the drive motor 5. The control device 39 can use this to determine the mechanical energy or the torque of the drive motor 5 from the mechanical one Energy determines the electrical energy and from the electrical energy, taking into account the ohmic resistance of the phase strands 7, 8, 9, the temperature T of the drive motor 5.
  • the control device 39 controls the electrical switches 31, 34, 37 during the braking process of the drive motor 5.
  • the control device 39 can first charge the intermediate circuit capacitor 22 with the energy supplied by the drive motor 5.
  • the electrical switches 30, 33, 36 are first activated, while the switches 31, 34, 37 remain open. If the intermediate circuit capacitor 22 is charged, the switches 30, 33, 36 are opened and the switches 31, 34, 37 - as described above - are activated.
  • the duty cycle of the actuation of the switches 31, 34, 37 and thus the course of the speed n of the drive motor 5 can also be regulated continuously during the respective braking process, namely depending on the current temperature T of the drive motor 5 Temperature T can be reached, depending on the situation, it can be ensured that the temperature T does not exceed the limit value T G. In the event that the temperature T is to exceed the limit value T G , the drive motor 5 is switched off; it is then waited for the temperature T to fall below the limit value T G again. Then the drive motor 5 is put into operation again.
  • a separate braking resistor can be used in the circuit arrangement 6. Such a braking resistor can then be connected in parallel to the intermediate circuit capacitor 22 as required, namely via an electrical switch. Then the energy supplied by the drive motor 5 can first be stored in the intermediate circuit capacitor 22 and then converted into heat at the braking resistor.
  • the electrical switch via which the braking current I B is fed to the separate braking resistor, is then controlled in accordance with the method described above, namely so that the temperature T of the drive motor 5 does not exceed the limit value T G.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern eines Bremsvorgangs eines Antriebsmotors, durch welchen eine Wäschetrommel einer Waschmaschine angetrieben wird. Zumindest zeitweise während des Bremsvorgangs wird ein auf Grund einer von dem Antriebsmotor induzierten elektrischen Bremsspannung zurück gespeister Bremsstrom auf einen Ohmschen Widerstand durch Schließen eines elektrischen Schalters geführt. Die Erfindung betrifft außerdem eine Antriebsvorrichtung und eine Waschmaschine, welche jeweils zum Durchführen eines solchen Verfahrens ausgebildet sind.
  • Es ist Stand der Technik, zum Abbremsen eines Antriebsmotors einer Waschmaschine einen Bremswiderstand in den Stromkreis der Ständerwicklungen einzukoppeln. Somit kann der Antriebsmotor aktiv abgebremst werden; die vom Antriebsmotor im Generatorbetrieb gelieferte elektrische Energie wird am Bremswiderstand in Wärme umgewandelt. Eine solche Vorgehensweise ist beispielsweise aus der Druckschrift WO 99/10584 A1 bekannt.
  • Im Gegenstand gemäß Druckschrift EP 1 512 785 A1 kann die beim Abbremsen der Wäschetrommel zurück gewonnene elektrische Energie entweder direkt im Zwischenkreiskondensator gespeichert oder an einem Ohmschen Bremswiderstand in Wärme umgewandelt werden. Der Bremswiderstand kann bedarfsabhängig parallel zum Zwischenkreiskondensator zugeschaltet werden.
  • Die EP 0 478 807 A1 zeigt einen Waschautomaten, bei dem die Einschaltdauer des Antriebsmotors durch eine Regelschaltung so angepaßt wird, daß die Motortemperatur eine bestimmte Grenze nicht überschreitet. Um die Programmdauer zu verringern, kann das Verhältnis von Einschaltdauer zu Ausschaltdauer so verändert werden, daß die Grenztemperatur möglichst schnell erreicht wird.
  • Der Antriebsschaltkreis einer Waschmaschine nach der US 2004/0103694 A1 ist dadurch vor Schädigung durch eine Überspannung aus dem generatorischen Betrieb des Antriebsmotors beim Bremsen geschützt, daß der Bremswiderstand mit einer thermischen Überstromabschaltung versehen ist.
  • Es ist Aufgabe der Erfindung, bei einem Verfahren der eingangs genannten Gattung eine Lösung aufzuzeigen, wie der Antriebsmotor während eines Bremsvorgangs vor einer Überlastung geschützt werden kann.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren, eine Antriebsvorrichtung und durch eine Waschmaschine mit den Merkmalen gemäß jeweiligem unabhängigem Patentanspruch gelöst. Vorteilhafte und bevorzugte Ausführungen der Erfindung sind Gegenstände der abhängigen Patentansprüche oder der nachfolgenden Beschreibung. Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein Bremsvorgang eines Antriebsmotors gesteuert, durch welchen eine Wäschetrommel einer Waschmaschine angetrieben wird. Es wird zumindest zeitweise während des Bremsvorgangs ein auf Grund einer von dem Antriebsmotor induzierten elektrischen Bremsspannung zurück gespeister Bremsstrom auf einen Ohmschen Widerstand geführt, nämlich durch Schließen eines elektrischen Schalters. Es wird eine Temperatur des Antriebsmotors ermittelt, und ein Grenzwert für die Temperatur wird festgelegt. Der elektrische Schalter wird während des Bremsvorgangs derart angesteuert, dass die Temperatur des Antriebsmotors unterhalb des festgelegten Grenzwertes verbleibt.
  • Erfindungsgemäß wird somit während des Bremsvorgangs ein Stromfluss über den Ohmschen Widerstand derart gesteuert, dass die Temperatur des Antriebsmotors einen zuvor festgelegten Grenzwert nicht überschreitet. Die Steuerung des Stromflusses über den Widerstand bzw. die Ansteuerung des elektrischen Schalters beinhaltet bevorzugt, dass die mittlere Stromstärke des Bremsstromes und/oder eine Zeitdauer des Stromflusses und/oder ein Zeitpunkt, zu welchem der elektrische Schalter während des Bremsvorgangs geschlossen wird, abhängig von der ermittelten Temperatur des Antriebsmotors eingestellt wird/werden. Der Grenzwert für die Temperatur des Antriebsmotors kann zum Beispiel in einem Entwicklungsprozess des Antriebsmotors festgelegt und in einer Steuereinrichtung abgelegt werden.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, dass der Antriebsmotor durch Führen des Bremsstromes auf den Widerstand rasch abgebremst werden kann, ohne dass der Grenzwert für die Temperatur überschritten wird. Im Stand der Technik musste der Antriebsmotor für ungünstigste Betriebsbedingungen (Worst Case) ausgelegt werden, um während des Bremsvorgangs auftretende Temperaturspitzen aushalten zu können. Insbesondere musste der Antriebsmotor für maximale Umgebungstemperatur der Waschmaschine, für maximale Beladung der Wäschetrommel und für das längste Waschprogramm der Waschmaschine ausgelegt werden. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht, dass der Antriebsmotor zum Betrieb bei geringeren Temperaturen ausgebildet und somit kostengünstiger hergestellt werden kann. Der Grenzwert für die Temperatur kann nämlich derart festgelegt werden, dass der Antriebsmotor bei moderaten Temperaturen betrieben und somit nicht überhitzt wird. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens gegenüber dem Stand der Technik besteht darin, dass der Antriebsmotor nicht auf Grund einer zu hohen Temperatur während des Bremsvorgangs abgeschaltet und ein Waschprozess somit unterbrochen werden muss. Im Stand der Technik musste der Antriebsmotor nämlich dann abgeschaltet werden, wenn seine Temperatur einen Schwellwert überschritten hat.
  • Die Waschmaschine weist bevorzugt einen Riemenantrieb auf, so dass die Wäschetrommel durch den Antriebsmotor über einen Riemen angetrieben wird. Hierdurch wird der Antriebsmotor beim Abbremsen thermisch wenig belastet, und er kann beim vorgegebenen Grenzwert für die Temperatur rasch abgebremst werden, ohne thermisch überlastet zu werden.
  • Vorzugsweise ist der Ohmsche Widerstand durch einen Phasenstrang eines Stators des Antriebsmotors gebildet, so dass der Bremsstrom über den elektrischen Schalter wieder auf den Phasenstrang geführt wird. Somit wird die während des Bremsvorgangs vom Antriebsmotor gelieferte elektrische Energie direkt am Antriebsmotor in Wärme umgewandelt, so dass es sich der Einsatz eines zusätzlichen Bremswiderstandes -wie er im Gegenstand gemäß Druckschrift EP 1 512 785 A1 parallel zum Zwischenkreiskondensator eingesetzt wird - erübrigt. Der Antriebsmotor besitzt außerdem eine deutlich höhere Wärmekapazität als ein Bremswiderstand und kann somit deutlich mehr Wärme aufnehmen. Er kann somit deutlich rascher abgebremst werden. Ist der Antriebsmotor ein mehrphasiger permanentmagneterregter Motor, zum Beispiel ein permanentmagneterregter Synchronmotor beziehungsweise ein bürstenloser Gleichstrommotor, so können die Phasenstränge paarweise oder alle zumindest zeitweise während des Bremsvorgangs des Stators miteinander kurzgeschlossen werden und der Bremsstrom auf die Phasenstränge geführt werden. Es ist vorteilhaft, wenn zum Koppeln der Phasenstränge miteinander bereits in einem Wechselrichter beziehungsweise Inverter vorhandene elektrische Schalter verwendet werden.
  • Also kann der Ohmsche Widerstand, auf welchen der Bremsstrom während des Bremsvorgangs geführt wird, durch den Phasenstrang des Stators beziehungsweise seinen Ohmschen Widerstand gebildet sein. Ein Widerstandswert einer Statorwicklung kann zum Beispiel in einem Wertebereich von 0,5 Ω bis 3 Ω liegen; er kann zum Beispiel 1 Ω betragen.
  • Die aktuelle Temperatur des Antriebsmotors kann vor dem Einleiten des Bremsvorgangs ermittelt werden, und ein zeitlicher Verlauf einer Drehzahl des Antriebsmotors für den Bremsvorgang kann vor dem Einleiten des Bremsvorgangs abhängig von der Temperatur vorbestimmt werden. Es wird somit auf einfache Weise - insbesondere ohne viel Steuer- oder Regelaufwand während des Bremsvorgangs - bereits vor dem Start des Bremsvorgangs dafür gesorgt, dass die Temperatur des Antriebsmotors den festgelegten Grenzwert während des Bremsvorgangs nicht überschreitet. Beim Vorbestimmen des Verlaufs der Drehzahl kann es sich zum Beispiel um Festlegen einer mittleren Verzögerung und/oder eines zeitlichen Verlaufs der Verzögerung des Antriebsmotors handeln. Insbesondere zu Beginn des Bremsvorgangs - das heißt unmittelbar nach Einleiten des Bremsvorgangs - können relativ hohe Temperaturwerte des Antriebsmotors auftreten, so dass die Verzögerung des Antriebsmotors zumindest für den Beginn des Bremsvorgangs abhängig von der ermittelten Temperatur vorbestimmt werden kann.
  • Ergänzend oder alternativ kann der Verlauf der Drehzahl auch während des Bremsvorgangs abhängig von der jeweils augenblicklichen Temperatur des Antriebsmotors kontinuierlich geregelt werden. Man würde zum Beispiel bei einer relativ schnell ansteigenden - sich dem Grenzwert annähernden - Temperatur des Antriebsmotors seine Verzögerung deutlich erniedrigen. Demgegenüber kann bei einer relativ moderat ansteigenden Temperatur des Antriebsmotors die Verzögerung situationsgerecht erhöht werden. Die kontinuierliche Regelung des Verlaufs der Drehzahl abhängig von der jeweils augenblicklichen Temperatur des Antriebsmotors hat den Vorteil, dass während des Bremsvorgangs kontinuierlich überwacht wird, ob die Temperatur des Antriebsmotors unterhalb des festgelegten Grenzwertes liegt. Durch entsprechende Ansteuerung des elektrischen Schalters und eine damit verbundene Steuerung des Bremsstromes kann somit auch die jeweils augenblickliche Temperatur des Antriebsmotors geregelt werden.
  • In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass vor dem Einleiten des Bremsvorgangs die Temperatur des Antriebsmotors für den Bremsvorgang geschätzt wird und der elektrische Schalter abhängig von der geschätzten Temperatur angesteuert wird. Insbesondere kann vor dem Einleiten des Bremsvorgangs ein Maximalwert der Temperatur für den Bremsvorgang geschätzt werden. Bei dieser Ausführungsform wird bevorzugt ein zeitlicher Verlauf der Drehzahl des Antriebsmotors für den Bremsvorgang vor dessen Einleiten abhängig von der geschätzten Temperatur, insbesondere abhängig von dem geschätzten Maximalwert, vorbestimmt. Mit anderen Worten kann eine solche Temperatur des Antriebsmotors noch vor dem Einleiten des Bremsvorgangs ermittelt werden, die sich voraussichtlich während des Bremsvorgangs einstellen könnte. Durch eine solche Vorhersage der Temperatur kann der zeitliche Verlauf der Drehzahl bzw. Verzögerung des Antriebsmotors bereits vor dem Einleiten des Bremsvorgangs zuverlässig vorbestimmt werden, ohne das der festgelegte Grenzwert für die Temperatur überschritten wird. Es können auch Temperaturwerte für unterschiedliche Verläufe der Drehzahl bzw. unterschiedliche Verzögerungswerte für den Bremsvorgang vorhergesagt und vor dem Einleiten des Bremsvorgangs miteinander verglichen werden. Dann kann ein solcher Verlauf der Drehzahl bzw. ein solcher Verlauf der Verzögerung für den Bremsvorgang vorbestimmt werden, welcher für eine maximal mögliche Verzögerung des Antriebsmotors sorgt, ohne dass seine Temperatur den festgelegten Grenzwert überschreitet. Eine solche Vorgehensweise hat den Vorteil, dass der Antriebsmotor einerseits rasch abgebremst und andererseits thermisch nicht überlastet wird.
  • Also wird in einer Ausführungsform der elektrische Schalter derart während des Bremsvorgangs angesteuert, dass unter Berücksichtigung des Grenzwertes für die Temperatur der Antriebsmotor mit einer maximal möglichen Verzögerung abgebremst wird. Auf diesem Wege wird die Zeitdauer des Bremsvorgangs auf ein Minimum reduziert, ohne dass der Grenzwert für die Temperatur des Antriebsmotors überschritten wird.
  • Der Bremsvorgang kann zwischen zwei nacheinander folgenden Schleudergängen des Antriebsmotors durchgeführt werden. Dann kann eine Zeitdauer zwischen den Schleudergängen in Abhängigkeit von der ermittelnden - insbesondere während des Bremsvorgangs ermittelten - Temperatur des Antriebsmotors eingestellt werden. Die Zeitdauer zwischen den Schleudergängen wird insbesondere derart eingestellt, dass die Temperatur des Antriebsmotors weder während des späteren Schleudergangs noch während eines dem späteren Schleudergang folgenden Bremsvorgangs den Grenzwert überschreitet. Also wird die Zeitdauer so eingestellt, dass sich nach dem früheren Schleudergang die Temperatur des Antriebsmotors genug erholen kann. Somit kann im späteren Schleudergang der Antriebsmotor zum Beispiel auf eine vorbestimmte Schleuderdrehzahl beschleunigt und dann wieder abgebremst werden, ohne dass der Grenzwert für die Temperatur überschritten wird. Die Zeitdauer zwischen den Schleudergängen kann auch länger als der tatsächliche Bremsvorgang sein, das heißt der Antriebsmotor kann zunächst auf eine gewünschte Drehzahl - insbesondere vollständig auf Null U/min - abgebremst werden, und der spätere Schleudergang kann erst nach dem Abbremsen des Antriebsmotors eingeleitet werden.
  • Wird die Temperatur des Antriebsmotors vor dem Einleiten des Bremsvorgangs - zum Beispiel bei einer Schleuderdrehzahl des Antriebsmotors - ermittelt, so kann ein Zeitpunkt des Einleitens des Bremsvorgangs abhängig von dieser Temperatur festgelegt werden. Somit kann zum Beispiel die Zeitdauer eines Schleudergangs abhängig von der jeweils augenblicklichen Temperatur des Antriebsmotors variiert werden, nämlich derart, dass der Grenzwert für die Temperatur des Antriebsmotors weder während des Schleudergangs noch während des Bremsvorgangs überschritten wird. Insbesondere kann der Bremsvorgang dann eingeleitet werden, wenn die Temperatur des Antriebsmotors im Schleuderbetrieb einen Schwellwert kleiner als der Grenzwert überschreitet. Dieser Schwellwert kann so gewählt werden, dass ein während des Bremsvorgangs auftretendes Maximum der Temperatur kleiner als der festgelegte Grenzwert ist.
  • Prinzipiell kann die Temperatur des Antriebsmotors mit einem Sensor gemessen werden. Es hat sich jedoch als besonders vorteilhaft herausgestellt, wenn die Temperatur des Antriebsmotors mittels einer Steuereinrichtung, durch welche der elektrische Schalter und der Antriebsmotor angesteuert werden, mit Hilfe eines in der Steuereinrichtung abgelegten Kennfeldes ermittelt und/oder mit Hilfe einer in der Steuereinrichtung abgelegten mathematischen Formel berechnet wird. Die Waschmaschine kommt somit ohne einen zusätzlichen Temperatursensor aus. Zum Beispiel kann die Temperatur des Antriebsmotors abhängig von seinen bekannten Parametern, wie zum Beispiel einem Wicklungswiderstand der Statorwicklung beziehungsweise dem Widerstand des Phasenstranges bei einer festen Temperatur und/oder einer Polpaarzahl. Die Ermittlung der Temperatur des Antriebsmotors kann auch unter Berücksichtigung von Messwerten für einen Strangstrom des Antriebsmotors und/oder von Messwerten für eine Zwischenkreisspannung des Spannungszwischenkreises und/oder von Werten für eine Strangspannung erfolgen. Insbesondere bei einem mehrphasigen Antriebsmotor, wie vorzugsweise einem permanentmagneterregten Synchronmotor bzw. bürstenlosen Gleichstrommotor, werden der Strangstrom und die Zwischenkreisspannung ohnehin in der Regel gemessen, nämlich durch eine Steuereinrichtung. Auch die Strangspannung, die zwischen den Phasensträngen des Antriebsmotors angelegt wird, ist in der Regel in der Steuereinrichtung bekannt. Es kann somit ohne viel Aufwand eine beim Abbremsen des Antriebsmotors von diesem gelieferte elektrische Leistung und daraus die Temperatur des Antriebsmotors ermittelt werden. Also ist in einer Ausführungsform der Antriebsmotor ein mehrphasiger Antriebsmotor, insbesondere ein permanentmagneterregter Synchronmotor bzw. bürstenloser Gleichstrommotor. Ein solcher Antriebsmotor kann auf technisch einfach Weise rasch abgebremst werden, nämlich durch Führen des Bremsstromes auf den Ohmschen Widerstand.
  • Zur Erfindung gehört auch eine Antriebsvorrichtung für eine Wäschetrommel einer Waschmaschine. Die Antriebsvorrichtung umfasst einen Antriebsmotor zum Antreiben der Wäschetrommel sowie eine Steuereinrichtung zum Ansteuern des Antriebsmotors, die dazu ausgelegt ist, zumindest zeitweise während eines Bremsvorgangs des Antriebsmotors einen auf Grund einer von dem Antriebsmotor induzierten elektrischen Bremsspannung zurück gespeisten Bremsstrom auf einen Ohmschen Widerstand durch Schließen eines elektrischen Schalters zu führen. In der Antriebsvorrichtung ist eine Temperatur des Antriebsmotors ermittelbar, und ein Grenzwert für die Temperatur ist in der Steuereinrichtung festgelegt. Die Steuereinrichtung ist dazu ausgelegt, den elektrischen Schalter derart während des Bremsvorgangs anzusteuern, dass die Temperatur des Antriebsmotors unterhalb des festgelegten Grenzwertes verbleibt. Vorzugsweise ist der Widerstand, auf welchen der Bremsstrom geführt wird, ein Ohmscher Widerstand eines Phasenstranges des Antriebsmotors.
  • Die Erfindung umfasst auch eine Waschmaschine mit einer solchen Antriebsvorrichtung.
  • Die mit Bezug auf das erfindungsgemäße Verfahren vorgestellten bevorzugten Ausführungsformen und deren Vorteile gelten entsprechend für die erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung sowie die erfindungsgemäße Waschmaschine und umgekehrt.
  • Weitere Vorteile 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 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.
  • Die Erfindung wird nun anhand einzelner bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert, wie auch unter Bezugnahme auf die Figuren der beigefügten Zeichnung. Es zeigen:
    • Fig. 1
    in schematischer Darstellung eine Waschmaschine gemäß einer Ausführungsform der Erfindung; und
    Fig. 2
    beispielhafte zeitliche Verläufe einer Temperatur und einer Drehzahl eines Antriebsmotors der Waschmaschine in einem Schleuderbetrieb, wobei anhand der Verläufe ein Verfahren gemäß einer Ausführungsform näher erläutert wird.
  • 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. In der Wäschetrommel 3 befinden sich Wäschestücke 4, die durch die Waschmaschine 1 gewaschen werden. Die Antriebsvorrichtung 2 umfasst einen Antriebsmotor 5 sowie eine Schaltungsanordnung 6 zum Betreiben des Antriebsmotors 5. Der Antriebsmotor 5 ist im Ausführungsbeispiel ein bürstenloser Gleichstrommotor bzw. ein permanentmagneterregter Synchronmotor 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.
  • Die Schaltungsanordnung 6 umfasst einen Schaltungseingang 13 mit einem ersten und einem zweiten Eingangsanschluss 14, 15, zwischen denen eine elektrische Versorgungswechselspannung UV anliegt. Die Versorgungswechselspannung UV ist von einem elektrischen Versorgungsnetz bereitgestellt.
  • 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 dritte Ausgangsanschluss 18 ist mit dem dritten Anschluss 12 des Antriebsmotors 5 verbunden.
  • Mit den Eingangsanschlüssen 14, 15 ist ein in Fig. 1 lediglich schematisch dargestelltes Netzteil 19 gekoppelt, dass - wie aus Fig. 1 hervorgeht - einen Brückengleichrichter aufweisen kann. Das Netzteil 19 kann aber auch andere Komponenten umfassen, wie insbesondere ein Netzfilter und dergleichen. Das Netzteil 19 stellt zwischen seinen Ausgangsanschlüssen 20, 21 eine elektrische Zwischenkreisgleichspannung UZ 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 UZ an dem Zwischenkreiskondensator 22 an.
  • Parallel zum Zwischenkreiskondensator 22 ist ein Spannungsteiler 23 geschaltet, der im Ausführungsbeispiel zwei Ohmsche Widerstände 24 aufweist. Zwischen den Widerständen 24 liegt ein Knotenpunkt 25, an welchem eine Spannung US abgegriffen werden kann, nämlich bezüglich des Bezugspotentials B. Die Amplitude der durch den Spannungsteiler 23 bereitgestellten Spannung US stellt ein Maß für die Amplitude der Zwischenkreisgleichspannung UZ dar.
  • Parallel zu dem Netzteil 19, dem Zwischenkreiskondensator 22 und dem Spannungsteiler 23 ist ein Wechselrichter bzw. 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 dritten Schaltungszweig 27, 28, 29 sind einerseits mit dem Ausgangsanschluss 20 des Netzteils 19 und andererseits mit dem Bezugspotential B bzw. dem Ausgangsanschluss 21 des Netzteils 19 gekoppelt. Der erste Schaltungszweig 27 umfasst zwei elektrische Schalter 30, 31; ein zwischen den elektrischen Schaltern 30, 31 liegender Knotenpunkt 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 liegender Knotenpunkt 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 liegender Knotenpunkt 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 sind im Ausführungsbeispiel Bipolartransistoren mit isolierten Gate-Elektroden (IGBT).
  • Die Schaltungsanordnung 6 umfasst außerdem eine Steuereinrichtung 39, die im Ausführungsbeispiel einen Mikroprozessor und/oder einen Mikrokontroller aufweisen kann. Die Steuereinrichtung 39 dient zum Ansteuern des Wechselrichters 26, und genauer gesagt der elektrischen Schalter 30, 31, 33, 34, 36, 37.
  • 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 UZ messen, nämlich abhängig von der durch den Spannungsteiler 23 bereitgestellten elektrischen Spannung US. Die Steuereinrichtung 39 ist mit dem Knotenpunkt 25 des Spannungsteilers 23 gekoppelt. Also erfasst die Steuereinrichtung 39 die Spannung US und kann somit auf die Zwischenkreisgleichspannung UZ rückschließen.
  • Um den Antriebsmotor anzusteuern, werden jeweils eine elektrische Wechselspannung U12, U23, U13 zwischen den Anschlüssen 10 und 11 bzw. 11 und 12 bzw. 10 und 12, also an die Phasenstränge 7, 8, 9 des Antriebsmotors 5 angelegt. Die jeweiligen Amplituden dieser Spannungen U12, U23, U13 sind der Steuereinrichtung 39 bekannt; sie erfasst nämlich die Zwischenkreisgleichspannung UZ und steuert den Wechselrichter 26 an.
  • Die Steuereinrichtung 39 erfasst auch Strangströme I1, I2, I3, 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 liegenden Knotenpunkt 41 des ersten Schaltungszweiges 27 gekoppelt. Die Steuereinrichtung 39 ist auch mit einem Knotenpunkt 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 Knotenpunkt 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 an den Widerständen 40, 43, 45 abfallenden jeweiligen Spannungen abgreifen und somit die jeweilige Stromstärke der Strangströme I1, I2, I3 erfassen, die über die Phasenstränge 7, 8, 9 des Antriebsmotors 5 fließen.
  • Vorliegend gilt das Interesse einem Schleuderbetrieb der Waschmaschine 1 in welchem der Antriebsmotor 5 auf hohe Schleuderdrehzahlen beschleunigt wird. Die Waschmaschine 1 umfasst einen Riemenantrieb, das heißt der Antriebsmotor 5 ist über einen Riemen mit einer vorbestimmten Übersetzung mit der Wäschetrommel 3 verbunden. Zum Beispiel kann die Übersetzung etwa 10 betragen. Dies bedeutet, dass die Drehzahl des Antriebsmotors 5 Zehn mal so hoch wie die Drehzahl der Wäschetrommel 3 ist. Wird die Wäschetrommel 3 auf eine Drehzahl von 1000 U/min beschleunigt, so beträgt die Drehzahl des Antriebsmotors 5 etwa 10.000 U/min. Ein Schleuderbetrieb ist bekanntlich in mehrere Schleudergänge unterteilt, in denen der Antriebsmotor 5 jeweils auf eine vorbestimmte Schleuderdrehzahl beschleunigt und dann wieder auf eine geringere Drehzahl, insbesondere auf Null U/min, abgebremst wird. Ein Verfahren gemäß einer Ausführungsform betreffend die Steuerung eines Bremsvorgangs im Schleuderbetrieb wird nachfolgend näher beschrieben.
  • Um den Antriebsmotor 5 rasch abzubremsen, können während eines Bremsvorgang die elektrischen Schalter 31, 34, 37 (die unteren Schalter des Wechselrichters 26) angesteuert werden, und zwar paarweise oder alle geschlossen werden. Dann wird ein auf Grund einer vom Antriebsmotor 5 induzierten Bremsspannung fließender Bremsstrom IB gezielt auf die Phasenstränge 7, 8, 9 des Antriebsmotors 5 zurück geführt bzw. er verbleibt in dem jeweiligen Stromkreis der Phasenstränge 7, 8, 9. Die vom Antriebsmotor 5 während des Bremsvorgangs gelieferte elektrische Energie wird dann an einem Ohmschen Widerstand der Phasenstränge 7, 8, 9 in Wärme umgewandelt. Die elektrischen Schalter 31, 34, 37 können dabei mit einer Frequenz von zum Beispiel 16 kHz geschaltet werden; der Tastgrad (Duty Cycle), welcher das Verhältnis der Zeitdauer, während welcher die elektrischen Schalter 31, 34, 37 geschlossen sind, zu Periodendauer angibt, kann hier durch die Steuereinrichtung 39 beliebig eingestellt werden.
  • Durch die Ansteuerung der elektrischen Schalter 31, 34, 37 während des Bremsvorgangs werden die Phasenstränge 7, 8, 9 quasi miteinander beziehungsweise gegen das Bezugspotential B kurzgeschlossen. Es wird somit die Tatsache zu Nutze gemacht, dass im Gegensatz zu Universal- oder Asynchronmotoren das Magnetfeld bei einem permanentmagneterregten Synchronmotor durch Permanentmagnete im Rotor erzeugt wird und das Magnetfeld bzw. das Erregerfeld damit nicht abschaltbar, sondern permanent wirksam ist. Werden die Wicklungen des Stators, also die Phasensträngen 7, 8, 9, kurzgeschlossen, wird in dieser Wicklung durch die rotatorische Bewegung und das Magnetfeld des Rotors weiterhin eine elektrische Bremsspannung induziert, und es fließt ein Bremsstrom IB (Kurzschlussstrom). Da dem Antriebsmotor 5 beim Kurzschließen der Phasenstränge 7, 8, 9 des Stators keine elektrische Energie mehr zu oder von diesem abgeführt wird - die elektrischen Schalter 30, 33, 36 bleiben geöffnet - muss nach dem Energieerhaltungssatz die gesamte kinetische Energie des rotierenden Antriebsmotors 5 und der Wäschetrommel 3 sowie der Wäschestücke 4 in Ohmsche Verlustenergie, das heißt in Wärme in den Phasensträngen 7, 8, 9, umgewandelt werden. Durch eine solche Vorgehensweise wird der Vorteil erzielt, dass die Wäschetrommel 3 mit deutlich größerer Verzögerung als bei einem natürlichen Auslauf, das heißt beim Leerlauf, abgebremst werden kann.
  • Da die Energie an dem Ohmschen Widerstand der Phasenstränge 7, 8, 9 in Wärme umgewandelt wird, kann sich die Temperatur des Antriebsmotors 5, und genauer gesagt seines Stators, während des Bremsvorgangs deutlich erhöhen. Im Ausführungsbeispiel wird die jeweils augenblickliche Temperatur des Antriebsmotors 5 deshalb durch die Steuereinrichtung 39 berechnet. Und zwar kann die Steuereinrichtung 39 die Temperatur des Antriebsmotors 5 abhängig von den Messwerten für die Strangströme I1, I2, I3 bzw. für den Bremsstrom IB, wie auch abhängig von den Messwerten für die Zwischenkreisgleichspannung UZ sowie von den Werten der Strangspannungen U12, U23, U13 berechnet. Dabei kann die Steuereinrichtung 39 auch die Beladung der Wäschetrommel 3, das heißt das Gewicht der Wäschestücke 4, wie auch den Ohmschen Widerstand der Phasenstränge 7, 8, 9 berücksichtigen. Die Berechnung der Temperatur kann zum Beispiel derart erfolgen, dass zunächst die elektrische Leistung - sei diese eine durch den Antriebsmotor 5 aufgenommene oder vom Antriebsmotor 5 gelieferte Leistung - und aus dieser elektrischen Leistung die Temperatur berechnet wird.
  • In der Steuereinrichtung 39 ist darüber hinaus ein maximaler Grenzwert für die Temperatur abgelegt, und die Steuereinrichtung 39 steuert die Schalter 31, 34, 37 derart während des Bremsvorgangs an, dass die Temperatur des Antriebsmotors 5 den festgelegten Grenzwert nicht überschreitet. Der Grenzwert für die Temperatur kann in der Steuereinrichtung 39 bereits im Entwicklungsprozess der Antriebsvorrichtung 2 abgelegt werden, nämlich beispielsweise in einem Speicher der Steuereinrichtung 39.
  • Bezug nehmend nunmehr auf Fig. 2 wird ein möglicher Verlauf eines Schleuderbetriebs der Waschmaschine 1 näher beschrieben. Fig. 2 zeigt in ihrem oberen Teil einen zeitlichen Verlauf einer Temperatur T des Antriebsmotors 5 während des Schleuderbetriebs. In ihrem unteren Teil zeigt Fig. 2 einen zeitlichen Verlauf einer Drehzahl n des Antriebsmotors 5 während des Schleuderbetriebs. Auf den X-Achsen ist jeweils die Zeit t aufgetragen. Der festgelegte Grenzwert für die Temperatur T ist mit TG bezeichnet.
  • Zu einem Zeitpunkt t0 beginnt der Schleuderbetrieb. Der Antriebsmotor 5 wird auf einen ersten Drehzahlwert n1 beschleunigt, er erreicht die Drehzahl n1 zu einem Zeitpunkt t1. Zwischen dem Zeitpunkt t1 und einem weiteren Zeitpunkt t2 wird der Antriebsmotor 5 mit konstanter Drehzahl n1 betrieben. Zwischen dem Zeitpunkt t2 und einem weiteren Zeitpunkt t3 wird der Antriebsmotor 5 auf einen zweiten Drehzahlwert n2 beschleunigt und bei diesem Drehzahlwert n2 bis zu einem Zeitpunkt t4 betrieben.
  • Während eines Zeitintervalls zwischen t0 und t4 steigt die Temperatur T des Antriebsmotors 5 an, nämlich zunächst mit einer relativ großen und dann immer kleiner werdenden Steigung. Zum Zeitpunkt t0 beträgt die Temperatur T des Antriebsmotors 5 T0, was zum Beispiel einer Umgebungstemperatur der Waschmaschine 1 oder einem Referenzwert entspricht. Zum Zeitpunkt t4 erreicht die Temperatur T einen Wert von T1. Während des Zeitintervalls von t0 bis t4 steigt also die Temperatur T um ΔT1 an.
  • Während des Schleudergangs des Antriebsmotors 5 von t0 bis t4 berechnet die Steuereinrichtung 39 die jeweils momentane Temperatur T des Antriebsmotors 5. Vor dem Zeitpunkt t4 berechnet die Steuereinrichtung 39 auch die Temperatur T des Antriebsmotors 5 für einen nachfolgenden Bremsvorgang nach dem Zeitpunkt t4. Dies bedeutet, dass die Steuereinrichtung 39 noch vor Einleiten des Bremsvorgangs eine Vorhersage über die Temperatur T trifft, die sich während des Bremsvorgangs einstellen könnte. In der Regel tritt ein Maximum der Temperatur T unmittelbar nach Einleiten des Bremsvorgangs auf, was aus dem Verlauf der Temperatur T gemäß Fig. 2 hervorgeht. Die Steuereinrichtung 39 berechnet vor dem Zeitpunkt t4 einen Maximalwert Tmax1 der Temperatur T. Und zwar berechnet die Steuereinrichtung 39 den Maximalwert Tmax1 zunächst für eine maximale Verzögerung des Antriebsmotors 5, das heißt für einen Tastgrad von 100% bei der Ansteuerung der elektrischen Schalter 31, 34, 37. Überschreitet dieser Maximalwert Tmax1 den Grenzwert TG, so berechnet die Steuereinrichtung 39 einen Maximalwert Tmax1 für einen geringeren Tastgrad und somit für eine geringere Verzögerung des Antriebsmotors 5. Ist dieser neue geschätzte Maximalwert Tmax1 nun kleiner als der Grenzwert TG, so wird der ihm zugeordnete Verlauf der Verzögerung bzw. der Drehzahl n für den bevorstehenden Bremsvorgang gewählt. Die Steuereinrichtung 39 überprüft also noch vor dem Zeitpunkt t4, für welchen Verlauf der Drehzahl n der jeweils berechnete Maximalwert Tmax1 noch kleiner als der festgelegte Grenzwert TG ist. Der Grenzwert TG kann zum Beispiel um 110 K größer als der Referenzwert T0 sein.
  • Stellt die Steuereinrichtung 39 fest, dass der vorausgesagte Maximalwert Tmax1 kleiner als der Grenzwert TG ist, so legt sie bereits vor dem Zeitpunkt t4 die Verzögerung des Antriebsmotors 5 für den nachfolgenden Bremsvorgang fest. Und zwar bestimmt die Steuereinrichtung 39 vor dem Zeitpunkt t4 einen zeitlichen Verlauf der Verzögerung bzw. der Drehzahl n des Antriebsmotors 5 vor. Die Steuereinrichtung 39 legt dabei eine maximal mögliche Verzögerung fest, bei welcher der Grenzwert TG nicht überschritten wird.
  • Das Vorbestimmen des Verlaufs der Drehzahl n bzw. der Verzögerung kann auch abhängig von der momentanen - vor dem Einleiten des Bremsvorgangs ermittelten - Temperatur T erfolgen. Dies kann so aussehen, dass eine mittlere Verzögerung des Antriebsmotors 5 dann auf etwa 90 U/min/s gesetzt wird, wenn die momentane Temperatur T kleiner als T0 + 100 K ist, das heißt den Referenzwert T0 nicht um 100 K überschreitet. Die mittlere Verzögerung kann auf etwa 70 U/min/s gesetzt werden, wenn vor dem Einleiten des Bremsvorgangs die Temperatur T den Wert T0 + 100 K überschreitet. Die mittlere Verzögerung kann weiterhin auf etwa 65 U/min/s reduziert werden, wenn vor dem Einleiten des Bremsvorgangs die Temperatur T den Wert T0 + 105 K überschreitet. Überschreitet die Temperatur T den Wert T0 + 110 K, so kann der Antriebsmotor 5 abgeschaltet werden.
  • Zum Zeitpunkt t4 wird der Bremsvorgang eingeleitet. Die Temperatur T erreicht zu einem Zeitpunkt t5 den Maximalwert Tmax1, um dann wieder zu sinken. Zwischen dem Zeitpunkt t4 und einem Zeitpunkt t6 wird der Antriebsmotor 5 abgebremst, nämlich vollständig auf Drehzahl n = 0 U/min. Zum Zeitpunkt t6 steht somit der Antriebsmotor 5 still. Der eigentliche Bremsvorgang des Antriebsmotors 5 ist beendet. Ein weiterer Schleudergang bzw. Beschleunigungsvorgang des Antriebsmotors 5 wird jedoch zum Zeitpunkt t6 noch nicht eingeleitet. Die Steuereinrichtung 39 wartet, bis sich die Temperatur T des Antriebsmotors 5 erholt und beispielsweise auf einen vorgegebenen Wert T10 sinkt. Die Steuereinrichtung 39 kann somit eine Zeitdauer Δt1 zwischen zwei nacheinander folgenden Schleudergängen des Antriebsmotors 5 einstellen, nämlich abhängig von der während dieser Zeit berechneten Temperatur T des Antriebsmotors 5. Nach Ablauf der Zeitdauer Δt1 nach dem Zeitpunkt t4 leitet die Steuereinrichtung 39 einen weiteren Schleudergang des Antriebsmotors 5 ein, nämlich zu einem Zeitpunkt t7. Wie beim ersten Schleudergang wird der Antriebsmotor 5 auch im zweiten Schleudergang zunächst auf den ersten Drehzahlwert n1 und dann auf den zweiten Drehzahlwert n2 beschleunigt, um dann zu einem Zeitpunkt t8 wieder abgebremst zu werden. Während eines Zeitintervalls von t7 bis t8 steigt die Temperatur T des Antriebsmotors 5 an, nämlich von dem Wert T10 auf einen Wert T2 = T0 + ΔT2. Die Steuereinrichtung 39 ermittelt die Temperatur T und berechnet noch vor dem Zeitpunkt t8 einen Maximalwert Tmax2 für den nachfolgenden Bremsvorgang des Antriebsmotors 5. Die Steuereinrichtung 39 legt einen Verlauf der Verzögerung bzw. der Drehzahl n des Antriebsmotors 5 für den nachfolgenden Bremsvorgang fest, nämlich so, dass der Maximalwert Tmax2 kleiner als der Grenzwert TG ist. Zum Beispiel kann die Steuereinheit 39 unter Berücksichtigung des Grenzwertes TG eine maximale Verzögerung für den Antriebsmotor 5 festlegen. Zum Zeitpunkt t8 wird der Bremsvorgang eingeleitet, und die Temperatur T des Antriebsmotors 5 erreicht den Maximalwert Tmax2 und dann sinkt. Der Antriebsmotor 5 wird abgebremst, nämlich vollständig auf die Drehzahl n von 0 U/min. Zu einem Zeitpunkt t9 steht der Antriebsmotor 5 still. Zum Zeitpunkt t9 ist somit der Bremsvorgang beendet. Die Temperatur T des Antriebsmotors 5 kann sich jedoch weiter erholen, nämlich bis zu einem weiteren Zeitpunkt t10, zu welchem ein weiterer Schleudergang des Antriebsmotors 5 eingeleitet wird. Eine Zeitdauer Δt2 zwischen den Schleudergängen des Antriebsmotors 5 wird durch die Steuereinrichtung 39 abhängig von der während dieser Zeitdauer Δt2 erfassten Temperatur T des Antriebsmotors 5 eingestellt. Und zwar kann der dritte Schleudergang des Antriebsmotors 5 dann eingeleitet werden, sobald die Temperatur T des Antriebsmotors 5 auf einen Wert T20 sinkt.
  • Zum Zeitpunkt t10 beginnt der dritte Schleudergang des Antriebsmotors 5, in welchem er zunächst auf den ersten Drehzahlwert n1 und dann auf den zweiten Drehzahlwert n2 beschleunigt wird. Zu einem Zeitpunkt t11 soll ein Bremsvorgang eingeleitet werden. Während eines Zeitintervalls von t10 bis t11 steigt die Temperatur T des Antriebsmotors 5 an, nämlich von T20 auf T3 = T0 + ΔT3. Vor dem Zeitpunkt t11 ermittelt die Steuereinrichtung 39 die aktuelle Temperatur des Antriebsmotors 5 und berechnet auch einen Maximalwert Tmax3, auf welchen die Temperatur T des Antriebsmotors 5 in einem nachfolgenden Bremsvorgang ansteigen könnte. Die Steuereinrichtung 39 stellt fest, dass eine rasche Abbremsung des Antriebsmotors 5 zum Überschreiten des Grenzwertes TG führen würde. Aus diesem Grund legt die Steuereinrichtung 39 einen vergleichsweise flachen Verlauf der Drehzahl n bzw. eine relativ moderate Verzögerung des Antriebsmotors 5 für den nachfolgenden Bremsvorgang fest. Und zwar bestimmt die Steuereinrichtung 39 einen solchen Verlauf der Drehzahl n für den Bremsvorgang vor, bei welchem der Maximalwert Tmax3 kleiner als der Grenzwert TG ist. Zum Zeitpunkt t11 beginnt der Bremsvorgang, in welchem der Antriebsmotor 5 bis zu einem Zeitpunkt t12 vollständig abgebremst wird. Auch hier kann die Steuereinrichtung 39 eine Zeitdauer Δt3 zwischen dem dritten Schleudergang und einem weiteren Schleudergang des Antriebsmotors 5 einstellen.
  • Also kann die Steuereinrichtung 39 die Temperatur T des Antriebsmotors 5 für den jeweiligen Bremsvorgang vorhersagen, noch bevor der Bremsvorgang tatsächlich eingeleitet wird. Bei dieser Vorhersage berücksichtigt die Steuereinrichtung 39 die Beladung der Wäschetrommel 3 bzw. das Gewicht der Wäschestücke 4, wie auch die momentane Drehzahl n des Antriebsmotors 5. Daraus kann die Steuereinrichtung 39 nämlich die mechanische Energie bzw. das Drehmoment des Antriebsmotors 5, aus der mechanischen Energie die elektrische Energie und aus der elektrischen Energie unter Berücksichtigung des Ohmschen Widerstands der Phasenstränge 7, 8, 9 die Temperatur T des Antriebsmotors 5 ermittelt.
  • Wie bereits ausgeführt, steuert die Steuereinrichtung 39 im Bremsvorgang des Antriebsmotors 5 die elektrischen Schalter 31, 34, 37 an. Zu Beginn eines jeden Bremsvorgangs kann die Steuereinrichtung 39 jedoch zunächst den Zwischenkreiskondensator 22 mit der vom Antriebsmotor 5 gelieferten Energie aufladen. In diesem Falle werden zunächst die elektrischen Schalter 30, 33, 36 angesteuert, während die Schalter 31, 34, 37 geöffnet bleiben. Ist der Zwischenkreiskondensator 22 aufgeladen, so werden die Schalter 30, 33, 36 geöffnet und die Schalter 31, 34, 37 - wie oben beschrieben - angesteuert.
  • Der Tastgrad der Ansteuerung der Schalter 31, 34, 37 und somit der Verlauf der Drehzahl n des Antriebsmotors 5 können auch während des jeweiligen Bremsvorgangs kontinuierlich geregelt werden, nämlich abhängig von der jeweils augenblicklichen Temperatur T des Antriebsmotors 5. Somit kann eine noch bedarfsgerechtere Variation der Temperatur T erreicht werden, es kann situationsabhängig dafür gesorgt werden, dass die Temperatur T den Grenzwert TG nicht überschreitet. In einem Fall, dass die Temperatur T den Grenzwert TG überschreiten soll, wird der Antriebsmotor 5 abgeschaltet; es wird dann darauf gewartet, dass die Temperatur T den Grenzwert TG wieder unterschreitet. Dann wird der Antriebsmotor 5 wieder in Betrieb genommen.
  • Anstatt die vom Antriebsmotor 5 während des Bremsvorgangs gelieferte Energie an dem Ohmschen Widerstand der Phasensträngen 7, 8, 9 in Wärme umzuwandeln, kann ein separater Bremswiderstand in der Schaltungsanordnung 6 eingesetzt werden. Ein solcher Bremswiderstand kann dann parallel zum Zwischenkreiskondensator 22 bedarfsabhängig zugeschaltet werden, nämlich über einen elektrischen Schalter. Dann kann die vom Antriebsmotor 5 gelieferte Energie zunächst im Zwischenkreiskondensator 22 gespeichert und dann am Bremswiderstand in Wärme umgewandelt werden. Der elektrische Schalter, über welchen der Bremsstrom IB auf den separaten Bremswiderstand geführt wird, wird dann gemäß dem oben beschriebenen Verfahren angesteuert, nämlich so dass die Temperatur T des Antriebsmotors 5 den Grenzwert TG nicht überschreitet.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Waschmaschine
    2
    Antriebsvorrichtung
    3
    Wäschetrommel
    4
    Wäschestücke
    5
    Antriebsmotor
    6
    Schaltungsanordnung
    7
    Phasenstrang
    8
    Phasenstrang
    9
    Phasenstrang
    10
    erster Anschluss des Antriebsmotors
    11
    zweiter Anschluss des Antriebsmotors
    12
    dritter Anschluss des Antriebsmotors
    13
    Schaltungseingang
    14
    erster Eingangsanschluss
    15
    zweiter Eingangsanschluss
    16
    erster Ausgangsanschluss
    17
    zweiter Ausgangsanschluss
    18
    dritter Ausgangsanschluss
    19
    Netzteil
    20
    Ausgangsanschluss
    21
    Ausgangsanschluss
    22
    Zwischenkreiskondensator
    23
    Spannungsteiler
    24
    Ohmsche Widerstände
    25
    Knotenpunkt
    26
    Wechselrichter
    27
    Schaltungszweig
    28
    Schaltungszweig
    29
    Schaltungszweig
    30
    elektrischer Schalter
    31
    elektrischer Schalter
    32
    Knotenpunkt
    33
    elektrischer Schalter
    34
    elektrischer Schalter
    35
    Knotenpunkt
    36
    elektrischer Schalter
    37
    elektrischer Schalter
    38
    Knotenpunkt
    39
    Steuereinrichtung
    40
    Ohmscher Widerstand
    41
    Knotenpunkt
    42
    Knotenpunkt
    43
    Ohmscher Widerstand
    44
    Knotenpunkt
    45
    Ohmscher Widerstand
    UV
    Versorgungswechselspannung
    US
    Spannung
    UZ
    Zwischenkreisgleichspannung
    U12
    Wechselspannung
    U23
    Wechselspannung
    U13
    Wechselspannung
    I1, I2, I3
    Strangströme
    IB
    Bremsstrom
    t
    Zeit
    n
    Drehzahl
    T
    Temperatur
    TG
    Grenzwert
    T1, T10, T2, T20, T3, Tmax1, Tmax2, Tmax3
    Temperaturwerte
    n1, n2
    Drehzahlwerte
    t0 bis t12
    Zeitpunkte
    Δt1, Δt2, Δt3
    Zeitdauer
    ΔT1, ΔT2, ΔT3
    Temperaturdifferenzen

Claims (12)

  1. Verfahren zum Steuern eines Bremsvorgangs eines Antriebsmotors (5), durch welchen eine Wäschetrommel (3) einer Waschmaschine (1) angetrieben wird, wobei zumindest zeitweise während des Bremsvorgangs ein aufgrund einer von dem Antriebsmotor (5) induzierten elektrischen Bremsspannung (U12, U23, U13) zurück gespeister Bremsstrom (1B) auf einen Ohmschen Widerstand (7, 8, 9) durch Schließen eines elektrischen Schalters (31, 34, 37) geführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine Temperatur (T) des Antriebsmotors (5) ermittelt wird, ein Grenzwert (TG) für die Temperatur (T) festgelegt wird und der elektrische Schalter (31, 34, 37) derart während des Bremsvorgangs angesteuert wird, dass die Temperatur (T) des Antriebsmotors (5) unterhalb des festgelegten Grenzwertes (TG) verbleibt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ohmsche Widerstand (7, 8, 9) durch einen Phasenstrang (7, 8, 9) eines Stators des Antriebsmotors (5) gebildet ist.
  3. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Einleiten des Bremsvorgangs die Temperatur (T) des Antriebsmotors (5) ermittelt wird und ein zeitlicher Verlauf einer Drehzahl (n) des Antriebsmotors (5) für den Bremsvorgang vor dem Einleiten des Bremsvorgangs abhängig von der Temperatur (T) vorbestimmt wird.
  4. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Einleiten des Bremsvorgangs die Temperatur (T) des Antriebsmotors (5), insbesondere ein Maximalwert (Tmax1, Tmax2, Tmax3) der Temperatur (T), für den Bremsvorgang geschätzt wird und der elektrische Schalter (31, 34, 37) abhängig von der geschätzten Temperatur (T) angesteuert wird, insbesondere ein zeitlicher Verlauf einer Drehzahl (n) des Antriebsmotors (5) für den Bremsvorgang vor dem Einleiten des Bremsvorgangs abhängig von der geschätzten Temperatur (T) vorbestimmt wird.
  5. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Schalter (31, 34, 37) derart während des Bremsvorgangs angesteuert wird, dass unter Berücksichtigung des Grenzwertes (TG) für die Temperatur (T) der Antriebsmotor (5) mit einer maximal möglichen Verzögerung abgebremst wird.
  6. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bremsvorgang zwischen zwei nacheinander folgenden Schleudergängen des Antriebsmotors (5) durchgeführt wird und eine Zeitdauer (Δt1, Δt2, Δt3) zwischen den Schleudergängen in Abhängigkeit von der ermittelten Temperatur (T) des Antriebsmotors (5) eingestellt wird.
  7. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Einleiten des Bremsvorgangs die Temperatur (T) des Antriebsmotors (5) ermittelt wird und ein Zeitpunkt (t4, t8, t11) des Einleitens des Bremsvorgangs abhängig von dieser Temperatur (T) festgelegt wird.
  8. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur (T) des Antriebsmotors (5) mittels einer Steuereinrichtung (39), durch welche der elektrische Schalter (31, 34, 37) angesteuert wird, mithilfe eines in der Steuereinrichtung (39) abgelegten Kennfeldes und/oder einer in der Steuereinrichtung (39) abgelegten mathematischen Formel ermittelt wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur (T) des Antriebsmotors (5) in Abhängigkeit von Messwerten für einen Strangstrom (I1, I2, I3) des Antriebmotors (5) und/oder von Messwerten für eine Zwischenkreisgleichspannung (UZ), mit welcher der Antriebsmotor (5) versorgt wird, und/oder von Messwerten für den Bremsstrom (IB) berechnet wird.
  10. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsmotor (5) ein mehrphasiger Antriebsmotor, insbesondere ein permanentmagneterregter Synchronmotor, ist.
  11. Antriebsvorrichtung (2) für eine Wäschetrommel (3) einer Waschmaschine (1), mit:
    - einem Antriebsmotor (5) zum Antreiben der Wäschetrommel (3) und
    - einer Steuereinrichtung (39) zum Ansteuern des Antriebsmotors (5), die dazu ausgelegt ist, zumindest zeitweise während eines Bremsvorgangs des Antriebsmotors (5) einen aufgrund einer von dem Antriebsmotor (5) induzierten elektrischen Bremsspannung (U12, U23, U13) zurück gespeisten Bremsstrom (IB) auf einen Ohmschen Widerstand (7, 8, 9) durch Schließen eines elektrischen Schalters (31, 34, 37) der Antriebsvorrichtung (2) zu führen,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    eine Temperatur (T) des Antriebsmotors (5) in der Antriebsvorrichtung (2) ermittelbar ist, ein Grenzwert (TG) für die Temperatur (T) in der Steuereinrichtung (39) abgelegt ist und die Steuereinrichtung (39) dazu ausgelegt ist, den elektrischen Schalter (31, 34, 37) derart während des Bremsvorgangs anzusteuern, dass die Temperatur (T) des Antriebsmotors (5) unterhalb des festgelegten Grenzwertes (TG) verbleibt.
  12. Waschmaschine mit einer Wäschetrommel (3) und einer Antriebsvorrichtung (2) nach Anspruch 11
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