WO2012049109A1 - Verfahren zum betreiben eines hausgeräts mit einem halbleiterschalter und mit einer steuereinheit zur funktionsprüfung des elektrischen halbleiterschalters und hausgerät - Google Patents

Verfahren zum betreiben eines hausgeräts mit einem halbleiterschalter und mit einer steuereinheit zur funktionsprüfung des elektrischen halbleiterschalters und hausgerät Download PDF

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WO2012049109A1
WO2012049109A1 PCT/EP2011/067625 EP2011067625W WO2012049109A1 WO 2012049109 A1 WO2012049109 A1 WO 2012049109A1 EP 2011067625 W EP2011067625 W EP 2011067625W WO 2012049109 A1 WO2012049109 A1 WO 2012049109A1
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WO
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semiconductor switch
ignition
time
control unit
current flow
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PCT/EP2011/067625
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English (en)
French (fr)
Inventor
Hasan Gökcer ALBAYRAK
Heiko Jahnke
Original Assignee
BSH Bosch und Siemens Hausgeräte GmbH
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Publication date
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/327—Testing of circuit interrupters, switches or circuit-breakers
    • G01R31/3277—Testing of circuit interrupters, switches or circuit-breakers of low voltage devices, e.g. domestic or industrial devices, such as motor protections, relays, rotation switches
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06F—LAUNDERING, DRYING, IRONING, PRESSING OR FOLDING TEXTILE ARTICLES
    • D06F33/00—Control of operations performed in washing machines or washer-dryers 
    • D06F33/30—Control of washing machines characterised by the purpose or target of the control 
    • D06F33/47—Responding to irregular working conditions, e.g. malfunctioning of pumps 
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06F—LAUNDERING, DRYING, IRONING, PRESSING OR FOLDING TEXTILE ARTICLES
    • D06F2103/00—Parameters monitored or detected for the control of domestic laundry washing machines, washer-dryers or laundry dryers
    • D06F2103/44—Current or voltage
    • D—TEXTILES; PAPER
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    • D06F2105/00—Systems or parameters controlled or affected by the control systems of washing machines, washer-dryers or laundry dryers
    • D06F2105/58—Indications or alarms to the control system or to the user

Definitions

  • the present invention relates to a method for operating a household appliance, in particular for the care of laundry, in which with a control unit, a functional test or a check of proper operation of a household appliance included semiconductor electrical switch, in particular for functional testing of a triac of the household appliance occurs. Furthermore, the invention relates to household appliance for carrying out such a method.
  • a monitoring circuit for the control of an electric motor of a washing machine is known, for example, from DE 197 33 533 C2, in which a control unit controls the engine speed via a semiconductor switch connected in series with the electric motor on the supply network and evaluates the actual speed via a tachometer. It can be determined by means of a circuit based on their output voltage, whether the semiconductor switch is fully functional or not, for example, whether the semiconductor switch has a short circuit or not. This is made possible by a resistance which connects the above circuit to a mains connection and thus results in the occurrence of an electrical voltage at the input of the circuit.
  • the control unit can evaluate this output voltage and possibly directly deduce a malfunction, such as, in particular, a short circuit of the semiconductor switch.
  • the present invention has for its object to provide a method and a domestic appliance for performing the method with which a rapid detection of an error function of the semiconductor switch, especially during operation of the semiconductor switch having domestic appliance is enabled, thus ensuring safe operation of the domestic appliance to ensure.
  • This object is achieved by a method with the features according to claim 1 and the domestic appliance with the features of claim 9.
  • Advantageous embodiments of the method are specified in the dependent claims.
  • Advantageous embodiments of the method also give advantageous embodiments of the domestic appliance and vice versa.
  • An inventive method for operating the domestic appliance is designed for functional testing of a semiconductor electrical switch whose control terminal is subjected to an ignition timing by means of a control unit with an ignition pulse.
  • a current flow time at which the current strength of the current flowing through the semiconductor switch leaves the value zero, detected and a time difference between the ignition and the current flow time is evaluated for functional testing of the semiconductor switch.
  • a basic idea of the invention thus relates to two points in time, an ignition point at which the semiconductor switch is driven, and a current flow time at which the semiconductor switch actually conducts or the course of the current intensity of the current flowing across the semiconductor switch passes zero to set each other and to evaluate the time difference between the two times.
  • the semiconductor switch regardless of the presence of a speed sensor and regardless of the frequency of a supply voltage to which the semiconductor switch is connected, take place.
  • the semiconductor switch can also be monitored during operation for an error function, thereby increasing the operational safety of a domestic appliance having the semiconductor switch.
  • By evaluation of the Time difference it is also possible to detect short-term or short-term losses of the blocking capability of the semiconductor switch, which can lead to speed fluctuations of the drive motor. It is precisely these brief losses of the blocking capability of the semiconductor switch that can not be detected by the known methods.
  • the inventive method the speed fluctuations caused by the short-term losses of the blocking capability can be compensated by appropriate regulation.
  • the ignition timing and the current flow time are normalized with respect to half a period of a mains voltage at which the semiconductor switch is applied. Then, the time difference between the ignition and the current flow time is normalized based on half the period of the mains voltage.
  • a normalized target firing angle of the semiconductor switch is compared with an actually measured normalized actual firing angle, and a firing angle difference between the target firing angle and the actual firing angle is calculated. It can thus be recognized the loss of the blocking capability of the semiconductor switch within a network half-wave.
  • the time difference is compared with a reference value stored in the control unit. Then, a malfunction of the semiconductor switch is detected when the time difference exceeds the reference value.
  • the reference value used is preferably a value which is determined by physical properties of the semiconductor switch. If the time difference is normalized in relation to half the period of the mains voltage, the reference value is, according to experience, about 1%, which, however, depends on the respective physical properties of the semiconductor switch. When determining the reference value, reaction times or response times which are required for the evaluation of the current flowing through the semiconductor switch or a motor current can also be taken into account.
  • a drive motor of a domestic appliance in particular for the care of laundry items, is controlled by the semiconductor switch.
  • the invention further relates to a domestic appliance with a control unit for carrying out the method according to the invention, wherein the domestic appliance is equipped in particular for the care of laundry items.
  • a control unit comprises a semiconductor electrical switch, whose control terminal can be acted upon by an ignition pulse by means of the control unit, a time detection unit, with which a current flow time at which the current of the current flowing through the semiconductor switch leaves zero, and a time difference between the Ignition point and the current flow time can be detected, and an evaluation unit, with which an error signal can be generated depending on the current flow time and the time difference.
  • the household appliance is preferably provided with a drive motor and with the control unit, wherein the semiconductor switch for driving the drive motor is connected to the drive motor.
  • the figure shows in its upper part a time course 1 of a mains voltage u (t) at which a triac is applied to drive a drive motor of a washing machine, as well as a time course 2 of a motor current i (t).
  • On the x-axis is the Time t applied.
  • In the lower part of the figure represents a series of ignition pulses 3, which are delivered to a control terminal of the triac with a time delay. By the ignition pulses of the triac is turned on. If the triac functions properly, it is to be expected that after ignition of the triac by the emission of an ignition pulse 3, the motor current i (t) will flow until it reaches the value zero. After a firing pulse 3, the motor current i (t) should thus hold itself.
  • the course 1 of the mains voltage u (t) begins in the figure with a first zero crossing (n-1), passes after the period of half a power line, a second zero crossing (n) and ends after the duration of a complete power wave or after passing a third Zero crossing (n + 1). The method is thus explained on the basis of a complete period of the mains voltage.
  • a first pulse 3 is sent to an ignition point ti at the control terminal of the triac delivered and the triac is ignited.
  • the motor current i (t) starts to flow.
  • the time difference Et depends on the physical properties of the triac.
  • the time shift between the ignition of the triac and the beginning of the current flow i (t) can also be explained by means of ignition angles.
  • a nominal ignition angle is calculated for the activation of the triac for each mains half-wave, which is normalized in relation to the duration of half a mains current.
  • the normalized desired ignition angle a SO ii, norm (n), which defines the time ti, is shown in the figure.
  • the desired firing angle a so n, norm (n) can now be compared with a measured standardized actual firing angle a is t, n orm (n).
  • the actual firing angle a is t, norm (n) by a time difference between the second zero crossing (n) of Mains voltage u (t) and the current flow time t 2 based on half a period of the mains voltage u (t) defined. If one now compares the desired firing angle a so n, norm (n) with the actual firing angle a is t, n orm (n), then the difference between the two angles equals the time difference A t.
  • the time difference A t is compared with a reference value stored in a memory of a control unit.
  • This reference value is defined as a function of the physical properties of the triac and of the response time of the motor current evaluation.
  • the reference value can be determined, for example, by experiments or by a mathematical model. If the measured time difference ⁇ t deviates from the reference value, in particular if it exceeds the reference value, then an error function of the triac can be deduced.
  • an ignition pulse is emitted to the control terminal of the triac, by which the triac is to be turned on.
  • the course 2 of the motor current i (t) already passes the value zero at a current flow time t 4 before the ignition time t 3 .
  • the current flow i (t) should be blocked by the triac after the zero value has been reached, and only after another ignition pulse 3 has occurred. This is not the case in the figure during the period of the second half wave.
  • the time difference A t between the ignition time t 3 and the current flow time t 4 which is now significantly greater than the time difference A t during the time period of the first half-wave, immediately indicates that an error function of the triac occurs.
  • the time difference ⁇ t can also be calculated based on firing angles, ie as a difference between a normalized nominal firing angle a as n, norm (n + i) and a measured normalized actual firing angle a is t , n orm ( n + i ) -
  • a maximum firing angle ie a standardized firing angle of 100%
  • the target ignition angle can be increased stepwise to the maximum ignition angle.
  • An error function of the triac can then be recognized again as soon as a lower load torque leads to an ignition angle smaller than the maximum ignition angle.
  • the method described above can also be used during engine standstill or even during a motor run-out, ie when no ignition of the triac occurs.
  • the target ignition angle is zero, so that a short-term current flow due to the loss of the blocking capability of the triac and thus an error function of the same can be detected.
  • the method according to the invention offers a functional test, which is favorable in comparison to the prior art, of a semiconductor electrical switch of a domestic appliance, in particular of a triac. Namely, the method does not require a speed sensor, as used for example as a speedometer in the prior art. It should also be mentioned at this point that the method can also be used independently of the frequency of the mains voltage u (t) and independently of frequency fluctuations. Even short-term or short-term losses of the blocking capability of the triac, which usually lead to speed fluctuations of the drive motor can be detected by the method according to the invention.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Hausgeräts, bei welchem zur Funktionsprüfung eines elektrischen Halbleiterschalters, dessen Steueranschluss zu einem Zündzeitpunkt t1, t3 mittels einer Steuereinheit mit einem Zündimpuls 3 beaufschlagt wird, wobei ein Stromflusszeitpunkt t2, t4, zu welchem die Stromstärke des über den Halbleiterschalter fließenden Stromes i(t) den Wert Null verlässt, erfasst wird, und eine Zeitdifferenz Δt zwischen dem Zündzeitpunkt t1, t3 und dem Stromflusszeitpunkt t2, t4 zur Funktionsprüfung des Halbleiterschalters ausgewertet wird. Ferner betrifft die Erfindung ein Hausgerät mit einer Steuereinheit zur Durchführung eines solchen Verfahrens.

Description

Verfahren zum Betreiben eines Hausgeräts mit einem
Halbleiterschalter und mit einer Steuereinheit zur Funktionsprüfung des elektrischen Halbleiterschalters und
Hausgerät
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Hausgeräts, insbesondere zur Pflege von Wäschestücken, bei welchem mit einer Steuereinheit eine Funktionsprüfung bzw. eine Prüfung eines ordnungsgemäßen Betriebs eines von dem Hausgerät umfassten elektrischen Halbleiterschalters, insbesondere zur Funktionsprüfung eines Triacs des Haushaltsgeräts, erfolgt. Ferner betrifft die Erfindung Haushaltsgerät zur Durchführung eines solchen Verfahrens.
Eine Überwachungsschaltung für die Steuerung eines Elektromotors einer Waschmaschine ist beispielsweise aus der DE 197 33 533 C2 bekannt, bei der eine Steuereinheit die Motordrehzahl über einen mit dem Elektromotor am Versorgungsnetz in Reihe geschalteten Halbleiterschalter regelt und die Ist-Drehzahl über einen Tachometer auswertet. Es kann mit Hilfe einer Schaltung anhand von deren Ausgangsspannung festgestellt werden, ob der Halbleiterschalter vollständig funktionsfähig ist oder nicht, beispielsweise, ob der Halbleiterschalter einen Kurzschluss aufweist oder nicht. Dies wird durch einen Wderstand ermöglicht, der die obige Schaltung mit einem Netzanschluss verbindet und somit ein Auftreten einer elektrischen Spannung am Eingang der Schaltung zur Folge hat. Da sich die Ausgangsspannung der Schaltung bei dem defekten Halbleiterschalter von der Ausgangsspannung bei dem vollständig betriebsfähigen Halbleiterschalter deutlich unterscheidet, kann die Steuereinheit diese Ausgangsspannung auswerten und ggf. direkt auf eine Fehlfunktion, wie insbesondere auf einen Kurzschluss des Halbleiterschalters zurückschließen.
Außerdem ist bekannt, dass es durch verschiedene Ursachen, wie beispielsweise altersbedingte Durchlegierung oder thermische Überlastung des Halbleiterschalters zu einem Verlust der Sperrfähigkeit desselben kommen kann. Dies hat wiederum zur Folge, dass ein gezieltes Schalten des Halbleiterschalters, wie es beispielsweise eine Phasenanschnittsteuerung zur Regelung oder Steuerung einer Motordrehzahl erfordert, nicht mehr möglich ist. Dies wiederum kann zu einem unkontrollierten Hochfahren des Motors bis auf eine Enddrehzahl führen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und ein Hausgerät zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen, mit denen ein rasches Erkennen einer Fehlerfunktion des Halbleiterschalters, insbesondere auch während des Betriebs eines den Halbleiterschalter aufweisenden Hausgeräts ermöglicht wird, um somit einen sicheren Betrieb des Hausgeräts zu gewährleisten. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 und dem Hausgerät mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9 gelöst. Vorteilhafte Ausführungen des Verfahrens sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben. Vorteilhafte Ausführungen des Verfahrens geben auch vorteilhafte Ausführungen des Hausgeräts und umgekehrt an.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Betreiben des Hausgeräts ist zur Funktionsprüfung eines elektrischen Halbleiterschalters ausgelegt, dessen Steueranschluss zu einem Zündzeitpunkt mittels einer Steuereinheit mit einem Zündimpuls beaufschlagt wird. Dabei wird ein Stromflusszeitpunkt, zu welchem die Stromstärke des über den Halbleiterschalter fließenden Stromes den Wert Null verlässt, erfasst und eine Zeitdifferenz zwischen dem Zündzeitpunkt und dem Stromflusszeitpunkt wird zur Funktionsprüfung des Halbleiterschalters ausgewertet.
Ein Grundgedanke der Erfindung besteht somit darin, zwei Zeitpunkte, einen Zündzeitpunkt, zu welchem der Halbleiterschalter angesteuert wird, und einen Stromflusszeitpunkt, zu welchem der Halbleiterschalter tatsächlich leitend wird oder der Verlauf der Stromstärke des über den Halbleiterschalter fließenden Stromes den Wert Null passiert, in Beziehung miteinander zu setzen und die Zeitverschiebung zwischen den beiden Zeitpunkten auszuwerten. Somit kann der Halbleiterschalter unabhängig vom Vorhandensein eines Drehzahlsensors sowie unabhängig von der Frequenz einer Versorgungsspannung, an welche der Halbleiterschalter angeschlossen ist, erfolgen. Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann der Halbleiterschalter auch während des Betriebs auf eine Fehlerfunktion hin überwacht werden, wodurch die Betriebssicherheit eines den Halbleiterschalter aufweisenden Hausgeräts erhöht wird. Durch Auswertung der Zeitdifferenz ist es ferner möglich, kurzzeitige bzw. kurzfristige Verluste der Sperrfähigkeit des Halbleiterschalters zu erkennen, durch welche es zu Drehzahlschwankungen des Antriebsmotors kommen kann. Gerade diese kurzzeitigen Verluste der Sperrfähigkeit des Halbleiterschalters können durch die bekannten Verfahren nicht erkannt werden. Durch das erfindungsgemäße Verfahren können die Drehzahlschwankungen, die durch die kurzzeitigen Verluste der Sperrfähigkeit verursacht werden, durch entsprechende Regelung ausgeglichen werden.
Vorzugsweise werden der Zündzeitpunkt und der Stromflusszeitpunkt bezogen auf eine halbe Periodendauer einer Netzspannung, an welcher der Halbleiterschalter anliegt, normiert. Dann ist auch die Zeitdifferenz zwischen dem Zündzeitpunkt und dem Stromflusszeitpunkt bezogen auf die halbe Periodendauer der Netzspannung normiert. Bei dieser Ausführungsform wird folglich ein normierter Soll-Zündwinkel des Halbleiterschalters mit einem tatsächlich gemessenen normierten Ist-Zündwinkel verglichen, und eine Zündwinkeldifferenz zwischen dem Soll-Zündwinkel und dem Ist- Zündwinkel wird berechnet. Es kann somit der Verlust der Sperrfähigkeit des Halbleiterschalters innerhalb einer Netzhalbwelle erkannt werden.
Vorzugsweise wird die Zeitdifferenz mit einem in der Steuereinheit abgelegten Referenzwert verglichen. Dann wird eine Fehlfunktion des Halbleiterschalters erkannt, wenn die Zeitdifferenz den Referenzwert überschreitet. Als Referenzwert wird bevorzugt ein Wert verwendet, welcher durch physikalische Eigenschaften des Halbleiterschalters bestimmt wird. Wird die Zeitdifferenz bezogen auf eine halbe Periodendauer der Netzspannung normiert, so beträgt der Referenzwert erfahrungsgemäß etwa 1 %, was jedoch von den jeweiligen physikalischen Eigenschaften des Halbleiterschalters abhängt. Bei der Bestimmung des Referenzwertes können ferner Reaktionszeiten bzw. Ansprechzeiten berücksichtigt werden, die für die Auswertung des über den Halbleiterschalter fließenden Stromes bzw. eines Motorstromes erforderlich sind. Bevorzugt wird mit dem Halbleiterschalter ein Antriebsmotor eines Hausgeräts, insbesondere zur Pflege von Wäschestücken, angesteuert. Auf diesem Wege gelingt es, ein unkontrolliertes Drehzahlverhalten im Falle einer Fehlfunktion des Halbleiterschalters zu vermeiden. Wrd eine Fehlfunktion des Halbleiterschalters durch die Auswertung der Zeitdifferenz zwischen dem Zündzeitpunkt und dem Stromflusszeitpunkt erkannt, so können entsprechende Sicherheitsmaßnahmen getroffen werden. Beispielsweise kann bei der erkannten Fehlfunktion die Steuereinheit des Halbleiterschalters bzw. das Hausgerät abgeschaltet bzw. vom Versorgungsnetz getrennt werden. Es wird bevorzugt ein Triac als Halbleiterschalter verwendet.
Gegenstand der Erfindung ist ferner ein Hausgerät mit einer Steuereinheit zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei das Hausgerät insbesondere zur Pflege von Wäschestücken ausgerüstet ist. Eine solche Steuereinheit umfasst einen elektrischen Halbleiterschalter, dessen Steueranschluss zu einem Zündzeitpunkt mittels der Steuereinheit mit einem Zündimpuls beaufschlagbar ist, eine Zeiterfassungseinheit, mit der ein Stromflusszeitpunkt, zu welchem die Stromstärke des über den Halbleiterschalter fließenden Stromes den Wert Null verlässt, und eine Zeitdifferenz zwischen dem Zündzeitpunkt und dem Stromflusszeitpunkt erfassbar ist, und eine Auswerteeinheit, mit der abhängig von dem Stromflusszeitpunkt und der Zeitdifferenz ein Fehlersignal erzeugbar ist.
Bevorzugt ist das Hausgerät, mit einem Antriebsmotor und mit der Steuereinheit geschaffen, wobei der Halbleiterschalter zur Ansteuerung des Antriebsmotors mit dem Antriebsmotor verbunden ist.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels sowie anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Die einzige Figur zeigt dabei einen Verlauf einer Netzspannung, einen Verlauf eines über einen Halbleiterschalter fließenden Stromes sowie einen zeitlichen Verlauf von Zündimpulsen, die an den Halbleiterschalter abgegeben werden. Die Figur stellt in ihrem oberen Teil einen zeitlichen Verlauf 1 einer Netzspannung u(t), an welcher ein Triac zur Ansteuerung eines Antriebsmotors einer Waschmaschine anliegt, sowie einen zeitlichen Verlauf 2 eines Motorstromes i(t) dar. Auf der x-Achse ist die Zeit t aufgetragen. In ihrem unteren Teil stellt die Figur eine Reihe von Zündimpulsen 3 dar, die an einen Steueranschluss des Triacs zeitversetzt abgegeben werden. Durch die Zündimpulse wird der Triac leitend geschaltet. Funktioniert der Triac ordnungsgemäß, so ist zu erwarten, dass nach dem Zünden des Triacs durch das Abgeben eines Zündimpulses 3 der Motorstrom i(t) so lange fließt, bis er den Wert Null erreicht. Nach einem Zündimpuls 3 soll sich somit der Motorstrom i(t) selbst halten.
Anhand der Verläufe 1 , 2 wird nun ein Verfahren zur Funktionsprüfung bzw. zur Überwachung des Triacs näher erläutert. Der Verlauf 1 der Netzspannung u(t) beginnt in der Figur mit einem ersten Nulldurchgang (n-1), passiert nach der Zeitdauer einer halben Netzwelle einen zweiten Nulldurchgang (n) und endet nach der Zeitdauer einer vollständigen Netzwelle bzw. nach Passieren eines dritten Nulldurchganges (n+1). Das Verfahren wird somit anhand einer vollständigen Periodendauer der Netzspannung erläutert. Während der Zeitdauer der halben Netzwelle der Netzspannung u(t), also zwischen dem ersten Nulldurchgang (n-1) und dem zweiten Nulldurchgang (n) der Netzspannung u(t) wird zu einem Zündzeitpunkt ti ein erster Impuls 3 an den Steueranschluss des Triacs abgegeben, und der Triac wird gezündet. Nach einer Zeitdifferenz Ät, also zu einem Stromflusszeitpunkt t2, beginnt der Motorstrom i(t) zu fließen. Die Zeitdifferenz Ät hängt dabei von den physikalischen Eigenschaften des Triacs ab.
Die Zeitverschiebung zwischen dem Zünden des Triacs und dem Beginn des Stromflusses i(t) kann auch anhand von Zündwinkeln erläutert werden. Um die Drehzahl des Antriebsmotors zu regeln, wird bei der Ansteuerung des Triacs für jede Netzhalbwelle ein Soll-Zündwinkel berechnet, welcher bezogen auf die Zeitdauer einer halben Netzwelle normiert wird. Der normierte Soll-Zündwinkel aSOii,norm(n), welcher den Zeitpunkt ti definiert, ist in der Figur abgebildet. Der Soll-Zündwinkel ason,norm(n) kann nun mit einem gemessenen normierten Ist-Zündwinkel aist,norm(n) verglichen werden. Dabei ist der Ist- Zündwinkel aist,norm(n) durch eine Zeitdifferenz zwischen dem zweiten Nulldurchgang (n) der Netzspannung u(t) und dem Stromflusszeitpunkt t2 bezogen auf eine halbe Periodendauer der Netzspannung u(t) definiert. Vergleicht man nun den Soll-Zündwinkel ason,norm(n) mit dem Ist-Zündwinkel aist,norm(n), so ist die Differenz zwischen den beiden Winkeln gleich der Zeitdifferenz Ät.
Um nun den Triac auf eine Fehlerfunktion hin zu überprüfen, wird die Zeitdifferenz Ät mit einem in einem Speicher einer Steuereinheit abgelegten Referenzwert verglichen. Dieser Referenzwert wird dabei in Abhängigkeit von den physikalischen Eigenschaften des Triacs sowie von der Ansprechzeit der Motorstromauswertung definiert. Der Referenzwert kann dabei beispielsweise durch Versuche oder durch ein mathematisches Modell bestimmt werden. Weicht die gemessene Zeitdifferenz Ät von dem Referenzwert ab, insbesondere überschreitet sie den Referenzwert, so kann auf eine Fehlerfunktion des Triacs geschlossen werden. Die Zeitdifferenz Ät zwischen dem Zündzeitpunkt ti und dem Stromflusszeitpunkt t2 während der Zeitdauer der ersten Halbwelle, also zwischen dem ersten Nulldurchgang (n-1) und dem zweiten Nulldurchgang (n) der Netzspannung u(t), wie sie in der Figur abgebildet ist, stellt im vorliegenden Beispiel einen ordnungsgemäßen Betrieb des Triacs dar. Bezugnehmend auf die Zeitdauer der zweiten Halbwelle, also auf die Zeitdauer zwischen dem zweiten Nulldurchgang (n) und dem dritten Nulldurchgang (n+1) der Netzspannung u(t), wird nun ein Fehlerfall bei dem Betrieb des Triacs vorgestellt.
Zu einem weiteren Zündzeitpunkt t3 wird an den Steueranschluss des Triacs ein Zündimpuls abgegeben, durch welchen der Triac leitend geschaltet werden soll. Allerdings passiert der Verlauf 2 des Motorstroms i(t) den Wert Null bereits zu einem Stromflusszeitpunkt t4 vor dem Zündzeitpunkt t3. Bei einem ordnungsgemäßen Betrieb des Triacs sollte der Stromfluss i(t) nach dem Erreichen des Wertes Null von dem Triac gesperrt werden und erst nach einem weiteren Zündimpuls 3 eintreten. Dies ist in der Figur während der Zeitdauer der zweiten Halbwelle nicht der Fall. Die Zeitdifferenz Ät zwischen dem Zündzeitpunkt t3 und dem Stromflusszeitpunkt t4, welche nun deutlich größer als die Zeitdifferenz Ät während der Zeitdauer der ersten Halbwelle ist, deutet unmittelbar darauf hin, dass eine Fehlerfunktion des Triacs auftritt. Die Zeitdifferenz Ät kann hier auch anhand von Zündwinkeln berechnet werden, also als eine Differenz zwischen einem normierten Soll-Zündwinkel ason,norm(n+i) und einem gemessenen normierten Ist-Zündwinkel aist,norm(n+i)- Durch die Auswertung der Zeitdifferenz Ät wird deutlich, dass der Triac seine Sperrfähigkeit verloren hat, so dass der Motorstrom i(t) beim Passieren des Wertes Null nicht gesperrt wird, sondern der Stromfluss erneut eintritt.
Wird bei der Regelung der Drehzahl des Antriebsmotors, beispielsweise bei einem hohen Lastmoment, ein maximaler Zündwinkel, also ein normierter Zündwinkel von 100 % erforderlich, so ist dieser reguläre Betriebsfall von einer Fehlerfunktion des Triacs nicht zu unterscheiden. In einem solchen Fall kann der Soll-Zündwinkel schrittweise auf den maximalen Zündwinkel erhöht werden. Eine Fehlerfunktion des Triacs kann dann wieder erkannt werden, sobald ein geringeres Lastmoment zu einem Zündwinkel kleiner als der maximale Zündwinkel führt.
Das oben dargestellte Verfahren kann auch im Motorstillstand oder auch während eines Motorauslaufs, also wenn keine Zündung des Triacs erfolgt, angewandt werden. In diesem Fall beträgt der Soll-Zündwinkel Null, so dass auch ein kurzzeitiger Stromfluss bedingt durch den Verlust der Sperrfähigkeit des Triacs und somit eine Fehlerfunktion desselben erkannt werden können. Das erfindungsgemäße Verfahren bietet eine im Vergleich zum Stand der Technik günstige Funktionsprüfung eines elektrischen Halbleiterschalters eines Hausgeräts, wie insbesondere eines Triacs. Das Verfahren erfordert nämlich keinen Drehzahlsensor, wie er beispielsweise als Tachometer im Stand der Technik eingesetzt wird. An dieser Stelle sei ferner erwähnt, dass das Verfahren auch unabhängig von der Frequenz der Netzspannung u(t) sowie unabhängig von Frequenzschwankungen angewandt werden kann. Auch kurzzeitige bzw. kurzfristig auftretende Verluste der Sperrfähigkeit des Triacs, welche üblicherweise zu Drehzahlschwankungen des Antriebsmotors führen, können mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erfasst werden.

Claims

Patentansprüche
Verfahren zum Betreiben eines Hausgeräts, insbesondere zur Pflege von Wäschestücken, bei welchem zur Funktionsprüfung eines von dem Hausgerät umfassten elektrischen Halbleiterschalters, dessen Steueranschluss zu einem Zündzeitpunkt (ti , t3) mittels einer Steuereinheit mit einem Zündimpuls (3) beaufschlagt wird, wobei ein Stromflusszeitpunkt (t2, t4), zu welchem die Stromstärke des über den Halbleiterschalter fließenden Stromes (i(t)) den Wert Null verlässt, erfasst wird, und eine Zeitdifferenz (At) zwischen dem Zündzeitpunkt (ti , t3) und dem Stromflusszeitpunkt (t2, t4) zur Funktionsprüfung des Halbleiterschalters ausgewertet wird.
Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Zündzeitpunkt (ti , und der Stromflusszeitpunkt (t2, t4) bezogen auf eine halbe Periodendauer einer Netzspannung (u(t)), an welcher der Halbleiterschalter anliegt, normiert werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitdifferenz (At) mit einem in der Steuereinheit abgelegten Referenzwert verglichen wird, und eine Fehlfunktion des Halbleiterschalters erkannt wird, wenn die Zeitdifferenz (At) den Referenzwert überschreitet.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass im Falle einer erkannten Fehlfunktion des Halbleiterschalters die Steuereinheit abgeschaltet wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Referenzwert ein Wert verwendet wird, welcher durch physikalische Eigenschaften des Halbleiterschalters bestimmt wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Halbleiterschalter ein Antriebsmotor eines Hausgeräts, insbesondere zur Pflege von Wäschestücken, angesteuert wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Halbleiterschalter ein Triac verwendet wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass im Falle einer erkannten Fehlfunktion des Halbleiterschalters das Hausgerät abgeschaltet oder vom Versorgungsnetz getrennt wird.
9. Hausgerät, insbesondere zur Pflege von Wäschestücken, mit einer Steuereinheit zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einem elektrischen Halbleiterschalter, dessen Steueranschluss zu einem Zündzeitpunkt (t1 , t3) mittels der Steuereinheit mit einem Zündimpuls (3) beaufschlagbar ist, umfassend eine Zeiterfassungseinheit, mit der ein Stromflusszeitpunkt (t2, t4), zu welchem die Stromstärke des über den Halbleiterschalter fließenden Stromes (i(t)) den Wert Null verlässt, und eine Zeitdifferenz ( t) zwischen dem Zündzeitpunkt (t1 , t3) und dem Stromflusszeitpunkt (t2, t4) erfassbar ist, und umfassend eine Auswerteeinheit, mit der abhängig von dem Stromflusszeitpunkt (t2, t4) und der Zeitdifferenz ( t) ein Fehlersignal erzeugbar ist.
10. Hausgerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Hausgerät einen Antriebsmotor aufweist, wobei der Halbleiterschalter zur Ansteuerung des Antriebsmotors mit dem Antriebsmotor verbunden ist.
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102019106787B3 (de) 2019-03-18 2020-08-13 Webasto SE Verfahren zur Überprüfung eines Halbleiterschalters auf einen Fehler

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3743396A1 (de) * 1987-12-21 1989-06-29 Bosch Siemens Hausgeraete Verfahren und schaltungsanordnung zum schutz eines drehzahlgesteuerten waschmaschinen-antriebsmotors
DE19733533C2 (de) 1997-08-02 2000-01-27 Ako Werke Gmbh & Co Überwachungsschaltung für die Steuerung eines Elektromotors, insbesondere Wäschetrommelmotors
WO2005101606A1 (de) * 2004-04-13 2005-10-27 C. & E. Fein Gmbh Reihenschlussmotor und verfahren zum steuern eines solchen
EP2020721A2 (de) * 2007-08-03 2009-02-04 BSH Bosch und Siemens Hausgeräte GmbH Schaltungsanordnung zur Überwachung einer Tachoeinrichtung für einen Antriebsmotor einer Trommel einer Waschmaschine

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1639305A1 (de) * 1968-02-21 1971-02-11 Licentia Gmbh Verfahren zum Messen der Mindestzuendimpulsdauer zum Durchschalten von Thyristoren
DE4301605C1 (de) * 1993-01-22 1994-05-26 Daimler Benz Ag Verfahren und Anordnung zum Überwachen des Ein- und Ausschaltens eines steuerbaren Leistungshalbleiterbauelements in einer leistungselektronischen Schaltung
US6405154B1 (en) * 1999-12-29 2002-06-11 General Electric Company Method and apparatus for power electronics health monitoring

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3743396A1 (de) * 1987-12-21 1989-06-29 Bosch Siemens Hausgeraete Verfahren und schaltungsanordnung zum schutz eines drehzahlgesteuerten waschmaschinen-antriebsmotors
DE19733533C2 (de) 1997-08-02 2000-01-27 Ako Werke Gmbh & Co Überwachungsschaltung für die Steuerung eines Elektromotors, insbesondere Wäschetrommelmotors
WO2005101606A1 (de) * 2004-04-13 2005-10-27 C. & E. Fein Gmbh Reihenschlussmotor und verfahren zum steuern eines solchen
EP2020721A2 (de) * 2007-08-03 2009-02-04 BSH Bosch und Siemens Hausgeräte GmbH Schaltungsanordnung zur Überwachung einer Tachoeinrichtung für einen Antriebsmotor einer Trommel einer Waschmaschine

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