DE102007052091A1

DE102007052091A1 - Verfahren zur Fördervolumenbestimmung

Info

Publication number: DE102007052091A1
Application number: DE102007052091A
Authority: DE
Inventors: Bernd KRÄNZLE; Stephan Lutz; Franz-Josef Wagner
Original assignee: BSH Bosch und Siemens Hausgeraete GmbH
Current assignee: BSH Hausgeraete GmbH
Priority date: 2007-10-31
Filing date: 2007-10-31
Publication date: 2009-05-14

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung des Fördervolumens einer Flüssigkeit, insbesondere in einem wasserführenden Haushaltsgerät (2), bei dem Flüssigkeit während eines Spülvorgangs mit einer von einem Elektromotor (12) angetriebenen Pumpe (10) gefördert wird. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung des Fördervolumens während eines Pumpvorganges die aufsummierte Stromaufnahme des Elektromotors (12) während des Pumpvorganges ausgewertet wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung des Fördervolumens einer Flüssigkeit, insbesondere in einem wasserführenden Haushaltsgerät, bei dem Flüssigkeit während eines Pumpvorganges mit einer von einem Elektromotor angetriebenen Pumpe gefördert wird.
Bei wasserführenden Haushaltsgeräten, wie beispielsweise Geschirrspül- oder Waschmaschinen, kann der Wasser- und Energiebedarf beispielsweise dadurch reduziert werden, dass eine bestimmte Menge des Spülbades bzw. der Spülflotte abgepumpt wird und in einem nächsten Schritt ein teilweises wiederaufspülen erfolgt, d. h., Spülflotte wird wenigstens teilweise in mehreren mehrfach Reinigungsschritten verwendet. Hierzu ist es jedoch erforderlich, das abgepumpte Volumen genau bestimmen zu können.
Eine Steuerung des abgepumpten Volumens mittels einer Ablaufsteuerung, bei der die Pumpdauer vorgegeben wird, erlaubt jedoch keine ausreichend genaue Mengenbestimmung einer Flüssigkeit, denn die Förderleistung einer Pumpe eines wasserführenden Haushaltsgeräts hängt von vielen Parametern ab. So hat zum Beispiel die Einbausituation eines wasserführenden Haushaltsgeräts, wie beispielsweise einer Haushalts-Geschirrspülmaschine, Einfluss auf die Pumpleistung einer als Laugenpumpe dienenden Pumpe, da je nach Einbausituation der Verlauf des Ablaufschlauches und damit die Höhe des Ablaufschlauchs unterschiedlich ausfallen kann, mit dem eine Verbindung zu einem hausseitigen Abwasserentsorgungsnetz hergestellt wird. Ferner beeinflusst auch ein Gegendruck in einem Siphon das Leistungsvermögen einer als Laugenpumpe arbeitenden Pumpe. Des Weiteren wird die Leistungsfähigkeit einer als Laugenpumpe arbeitenden Pumpe von der Zusammensetzung der Spülflotte beeinflusst, die unterschiedlich stark mit unterschiedlich großen Schmutzpartikeln durchsetzt sein kann, sowie ferner schaumbildende Gasblasen aufweist, sodass Viskosität und Kompressibilität der Spülflotte sehr stark schwanken können.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein zuverlässig arbeitendes und einfaches, insbesondere für den Einsatz in wasserführenden Haushaltsgeräten, wie beispielsweise Geschirrspül- oder Waschmaschinen, geeignetes Verfahren zur Bestimmung des Fördervolumens einer Flüssigkeit anzugeben.
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Bestimmung des Fördervolumens einer Flüssigkeit, insbesondere in einem wasserführenden Haushaltsgerät, wie beispielsweise einer Geschirrspül- oder Waschmaschine, bei dem Flüssigkeit während eines Pumpvorganges mit einer von einem Elektromotor angetriebenen Pumpe gefördert wird. Dabei kann es sich um einen Abpumpvorgang handeln, bei dem am Ende eines Spülschritts, die sich im Inneren des wasserführenden Haushaltsgeräts befindliche Spülflotte über einen Ablaufschlauch, der einen Siphon aufweisen kann, in ein hausseitiges Abwasserentsorgungssystem geleitet wird. Jedoch kann das Verfahren auch zur Bestimmung des Fördervolumens bei anderen Pumpvorgängen in einem wasserführenden Haushaltsgerät verwendet werden, bei dem beispielsweise Spülflotte während eines Reinigungsvorgangs in dem wasserführenden Haushaltsgerät umgewälzt wird.
Die Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, dass zur Bestimmung des Fördervolumens während eines Pumpvorgangs die aufsummierte Stromaufnahme des Elektromotors während des Pumpvorganges ausgewertet wird. D. h., es wird die Stromaufnahme des Elektromotors über die Einschaltdauer während eines Pumpvorgangs aufintegriert und damit eine der den Elektromotor durchströmenden elektrischen Ladungsmenge entsprechende Größe gebildet. Da zwischen der Stromaufnahme und dem Lastmoment einerseits und dem Lastmoment und dem Volumenstrom einer Pumpe andererseits ein eindeutiger Zusammenhang besteht, kann auf überraschend einfache Weise das Volumen einer geförderten Flüssigkeit während eines Pumpvorgangs zuverlässig erfasst werden. Hierzu ist es lediglich erforderlich, den Zusammenhang zwischen Stromaufnahme und Lastmoment sowie zwischen Lastmoment und Volumenstrom einer Pumpe zur Bestimmung des Fördervolumens zusätzlich heranzuziehen.
Dabei weist bevorzugt der Elektromotor eine Drehzahlregelung auf, die sicherstellt, dass der Elektromotor während des Abpumpvorganges mit einer konstanten Drehzahl läuft. Dies kann unter Verwendung von Sensoren, beispielsweise Hallsensoren oder auch sensorlos mittels Auswertung der Rück- EMF bzw. Gegen-EMK erfolgen. So wird die Genauigkeit des Verfahrens weiter gesteigert, da durch die Drehzahlregelung des Elektromotors sichergestellt ist, dass der Elektromotor mit einer konstanten Drehzahl läuft und Lastschwankungen sich nicht auf die Drehzahl des Elektromotors auswirken.
Ferner ist vorgesehen, dass der Elektromotorstrom während eines Pumpvorganges geregelt wird. Dabei wird der Strom bevorzugt mittels Pulsweitenmodulation der an dem Elektromotor anliegenden elektrischen Spannungen eingestellt. Jedoch kann alternativ auch die Einstellung des Stromes ohne eine Pulsweitenmodulierung der Spannung erfolgen, sondern durch direkte Stromeinprägung.
Es kann grundsätzlich jeder geeignete Elektromotor Verwendung finden. Bevorzugt sind jedoch permanenterregte Synchronmotoren, wie z. B. BLDC- oder BLAC-Motoren mit elektronischer Kommutierung. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass als Elektromotor ein BLAC-Motor verwendet wird, der im Vergleich zu einem BLDC-Motor einen geräuschärmeren Betrieb erlaubt. Ein BLAC-Motor weist einen einfachen Aufbau sowie eine hohe Zuverlässigkeit auf und erlaubt es, durch die elektronische Kommutierung auf einfache Art und Weise die Drehzahl des Elektromotors zu regeln und insbesondere, wie bereits erwähnt, sensorlos die Drehzahl des BLAC-Motors zu erfassen. Ferner kann ein derartiger BLAC-Motor einen Vektorregler aufweisen, der einen Wechselrichter zur Erzeugung einer Wechselspannung zur Versorgung des BLAC-Motors aufweist.
Dabei ist bevorzugt vorgesehen, dass die Pumpe als Laugenpumpe eingesetzt wird, die dazu dient, am Ende eines Programmschritts eines Reinigungsprogramms im wasserführenden Haushaltsgerät befindliche Spülflotte wenigstens teilweise in ein an das wasserführende Haushaltsgerät angeschlossene hausseitige Wasserentsorgungsnetz zu befördern. Jedoch kann das Verfahren auch zur Regelung einer Umwälzpumpe in einer Haushalts-Geschirrspülmaschine verwendet werden, um dort die geförderten Volumen während eines Pumpvorgangs genau zu erfassen, um so beispielsweise einen Spülbetrieb zu ermöglichen, bei dem ein oberer und ein unterer Sprüharm wechselweise oder gleichzeitig mit einer bestimmten Flüssigkeitsmenge beaufschlagt werden.
Dabei werden bevorzugt nur die momentbildenden Stromkomponenten ausgewertet, während die feldbildenden Stromkomponenten keine Berücksichtigung finden. Hierdurch wird die Genauigkeit des Verfahrens zur Volumenbestimmung einer Flüssigkeit weiter gesteigert, da nur die Stromkomponenten erfasst werden, die tatsächlich auf das Lastmoment der Pumpe einen Einfluss haben.
Ferner ist bevorzugt vorgesehen, dass die aufsummierte Stromaufnahme anhand von Stellwerten des Stromreglers bestimmt wird, d. h., anhand von Korrekturschritten wird die Stromaufnahme des Elektromotors während eines Pumpvorgangs kontinuierlich erfasst, ohne dass hierfür Messeinrichtungen zur Erfassung der Stromstärke oder der anliegenden Spannung erforderlich sind, sodass sich ein besonders einfacher Aufbau ergibt, der sich insbesondere für den Einsatz in wasserführenden Haushaltsgeräten eignet.
Dabei ist bevorzugt vorgesehen, dass die Stellwerte zur Pulsweitenmodulation der Spannung dienen, die an dem Elektromotor anliegt. Dabei wird mittels Pulsweitenmodulation die an dem Elektromotor anliegende elektrische Spannung derart angepasst, dass sich gewünschter elektrischer Strom einstellt, sodass die Pumpe ein gewünschtes Lastmoment liefert.
Ferner gehört zur Erfindung ein wasserführendes Haushaltsgerät, wie beispielsweise eine Geschirrspül- oder Waschmaschine, die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet ist.
Im Folgenden wird die Erfindung beispielhaft anhand einer Zeichnung erläutert. Es zeigt:
1 Eine schematische Darstellung einer als Beispiel für ein wasserführendes Haushaltsgerät dienenden Geschirrspülmaschine, die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Bestimmung des Fördervolumens einer Flüssigkeit ausgebildet ist.
Die Geschirrspülmaschine 2 weist in ihrem Inneren einen Spülbehälter 4 auf, in dem beispielsweise auf ausziehbar gelagerten Geschirrkörben (nicht dargestellt) Spülgut gelagert werden kann, das mittels Spülarmen (nicht dargestellt) mit Spülflotte während eines Reinigungsvorgangs beaufschlagt werden kann. Zum Be- und Entladen des Spülbehälters 4 der Geschirrspülmaschine 2 ist eine Tür 6 vorgesehen, mittels derer der Spülbehälter 4 zum Be- und Entladen geöffnet werden kann.
Um nach Abschluss eines derartigen Reinigungsvorganges die Spülflotte aus dem Spülbehälter 4 herauszufördern, ist eine Ablaufleitung 8 vorgesehen, die eine Verbindung zu einem hausseitigen Abwasserversorgungssystem herstellt. Dabei ist die Ablaufleitung 8 derart ausgebildet, dass sie einen Siphon bildend (nicht dargestellt) ausgebildet ist, der eine Barriere für Gerüche aus dem hausseitigen Abwasserentsorgungsnetz bildet.
Um die Spülflotte aus dem Spülbehälter 4 durch die Ablaufleitung 8 des hausseitigen Abwasserentsorgungssystems zu leiten ist eine Pumpe 10 vorgesehen, die von einem als BLAC-Motor ausgeführten Elektromotor 12 angetrieben wird. Dabei kann es sich bei dem BLAC-Motor 12 um einen dreiphasigen Elektromotor handeln, der zur sensorlosen Drehzahlregelung ausgebildet ist. Jedoch können auch anstelle eines derartigen BLAC-Motors andere BLAC-Motoren Verwendung finden, bei denen beispielsweise Hallsensoren zur Erfassung der Drehzahl Verwendung finden.
Zur Regelung der Drehzahl und der Stromaufnahme ist ein Regler 14 vorgesehen, der in Verbindung mit dem BLAC-Motor 12 steht und sowohl die Drehzahl als auch mittels Pulsweitenmodulation der an den Elektromotorwicklungen (nicht dargestellt) des BLAC-Motors 12 anliegenden elektrischen Spannung eine gewünschte Stromstärke und damit ein entsprechendes Moment gewährleistet. Ferner kann der Regler 14 einen Vektorregler (nicht dargestellt) aufweisen, der einen Wechselrichter umfasst zum Wechselrichten der an den Wicklungen des BLAC-Motors 12 anliegenden elektrischen Spannung ausgebildet ist.
Wird das Ende eines Reinigungsprogramms, an dem die Spülflotte aus dem Spülbehälter 4 herausgefördert werden soll, erreicht, wird mittels einer Hausgerätesteuerung (nicht dargestellt) der BLAC-Motor 12 über die Regelung 14 angesteuert, derart, dass die Pumpe 10 von dem BLAC-Motor 12 mit einer konstanten Drehzahl angetrieben wird. Um ferner ein konstantes Drehmoment der Pumpe zu gewährleisten, wird mittels Pulsweitenmodulation die an den Wicklungen des BLAC-Motors 12 anliegende elektrische Spannung entsprechend geregelt, damit sich ein entsprechender Strom einstellt.
Zur Erfassung des geförderten Volumens während eines derartigen Abpumpvorganges werden die Stellwerte des Stromreglers kontinuierlich oder mit einer vorgegebenen Abtastefrequenz erfasst und summiert. Dabei kann aus den Stellwerten des Stromreglers auf die Stromaufnahme des BLAC-Motors 12 geschlossen werden. Ferner kann anhand einer abgespeicherten Funktion, bspw. in Form einer Tabelle, aus der Stromaufnahme auf das geförderte Volumen einer Flüssigkeit während eines Pumpvorgangs geschlossen werden, da zwischen dem Lastmoment und dem Volumenstrom der Pumpe 10 ein eindeutiger Zusammenhang besteht.
So ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren zur Bestimmung des Fördervolumens einer Flüssigkeit auf einfache Weise die Erfassung eines abgepumpten Volumens in einem wasserführenden Haushaltsgerät, ohne dass hierfür die Verwendung zusätzlicher Sensoren erforderlich ist und ohne dass das Messergebnis durch unterschiedliche physikalische Eigenschaften der Spülflotte oder die Einbausituation des wasserführenden Haushaltsgeräts verfälscht wird.

2: Geschirrspülmaschine
4: Spülbehälter
6: Tür
8: Ablaufleitung
10: Pumpe
12: Elektromotor
14: Regler

Claims

Verfahren zur Bestimmung des Fördervolumens einer Flüssigkeit, insbesondere in einem wasserführenden Haushaltsgerät (2), bei dem Flüssigkeit während eines Pumpvorgangs mit einer von einem Elektromotor (12) angetriebenen Pumpe (10) gefördert wird, dadurch gekennzeichnet, dass zu Bestimmung des Fördervolumens während eines Pumpvorgangs die aufsummierte Stromaufnahme des Elektromotors (12) während des Pumpvorganges ausgewertet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahl des Elektromotors (12) geregelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Strom des Elektromotors (12) geregelt wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Strom mittels Pulsweitenmodulation eingestellt wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (12) ein BLDC- oder ein BLAC-Motor ist.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe (10) als Laugenpumpe verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die aufsummierte Stromaufnahme anhand von Stellwerten eines Reglers (14) bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellwerte zur Pulsweitenmodulation einer dem Elektromotor (12) zugeführten elektrischen Spannung dienen.
Wasserführendes Haushaltsgerät, ausgebildet zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8.