CN112176644B - 用于滚筒洗衣机的负载称重方法及滚筒洗衣机 - Google Patents

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Abstract

本发明属于洗涤设备技术领域，具体提供了一种用于滚筒洗衣机的负载称重方法及滚筒洗衣机，负载称重方法包括：使驱动电机驱动装有负载的内筒由第一速度加速到第二速度；获取加速过程中驱动电机消耗的能量；获取加速过程中摩擦力消耗的能量；根据加速过程中驱动电机消耗的能量和加速过程中摩擦力消耗的能量计算装有负载的内筒增加的动能；根据内筒增加的动能计算负载的质量。通过驱动电机消耗的能量减去摩擦力消耗的能量从而得到装有负载的内筒增加的动能，再根据内筒增加的动能计算负载的质量，通过这样的设置，消除了摩擦力对称重结果的影响，使得负载称重法方得到的结果更加稳定、更加准确。

Description

用于滚筒洗衣机的负载称重方法及滚筒洗衣机
技术领域
本发明属于洗涤设备技术领域，具体提供一种用于滚筒洗衣机的负载称重方法及滚筒洗衣机。
背景技术
滚筒洗衣机的称重精度是影响整机性能的重要指标，对整机的耗水耗电、洗涤剂用量、洗涤策略等都有较大影响。
现有滚筒洗衣机的称重方法受轴承摩擦力的影响导致称重结果的稳定性差，称重结果偏差大，不利于推广应用。
因此，本领域需要一种新的用于滚筒洗衣机的负载称重方法和相应的滚筒洗衣机来解决上述问题。
发明内容
为了解决现有技术中的上述问题，即为了解决现有滚筒洗衣机的称重方法受摩擦力的影响导致称重结果偏差大的问题，本发明提供了一种用于滚筒洗衣机的负载称重方法，所述滚筒洗衣机包括内筒和驱动电机，所述驱动电机与所述内筒连接并且能够驱动所述内筒转动，其特征在于，所述负载称重方法包括：使所述驱动电机驱动装有负载的所述内筒由第一速度加速到第二速度；获取加速过程中所述驱动电机消耗的能量；获取所述加速过程中摩擦力消耗的能量；根据所述加速过程中所述驱动电机消耗的能量和所述加速过程中所述摩擦力消耗的能量计算装有负载的所述内筒增加的动能；根据所述内筒增加的动能计算负载的质量。
在上述负载称重方法的优选技术方案中，“获取所述加速过程中摩擦力消耗的能量”的步骤具体包括：使所述驱动电机驱动装有负载的所述内筒以第三速度匀速转动；获取所述驱动电机的输出功率；根据所述驱动电机的输出功率计算所述摩擦力；根据所述摩擦力计算所述加速过程中所述摩擦力消耗的能量。
在上述负载称重方法的优选技术方案中，所述第三速度与所述第一速度相等。
在上述负载称重方法的优选技术方案中，所述第三速度与所述第二速度相等。
在上述负载称重方法的优选技术方案中，所述第三速度等于所述第一速度与所述第二速度的平均速度。
在上述负载称重方法的优选技术方案中，“获取所述加速过程中摩擦力消耗的能量”的步骤具体包括：获取所述加速过程的持续时间；使所述驱动电机驱动装有负载的所述内筒以所述第一速度匀速转动第一时间并获取所述第一时间内所述驱动电机消耗的能量，记为第一消耗量；使所述驱动电机驱动装有负载的所述内筒以所述第二速度匀速转动第二时间并获取所述第二时间内所述驱动电机消耗的能量，记为第二消耗量；根据所述第一消耗量和所述第二消耗量计算所述加速过程中所述摩擦力消耗的能量，其中，所述加速过程为匀加速过程，所述第一时间和所述第二时间均等于所述持续时间。
在上述负载称重方法的优选技术方案中，所述加速过程中所述摩擦力消耗的能量等于所述第一消耗量和所述第二消耗量的平均值。
在上述负载称重方法的优选技术方案中，所述驱动电机包括变频器，“获取加速过程中所述驱动电机消耗的能量”的步骤包括：通过所述变频器获取所述加速过程中的所述驱动电机消耗的能量。
另一方面，本发明还提供了一种滚筒洗衣机，所述滚筒洗衣机包括控制器，所述控制器设置为能够执行上述的负载称重方法。
本领域技术人员能够理解的是，在本发明的优选技术方案中，通过使驱动电机驱动装有负载的内筒由第一速度加速到第二速度，并获取加速过程中驱动电机消耗的能量和摩擦力消耗的能量，然后通过驱动电机消耗的能量减去摩擦力消耗的能量从而得到装有负载的内筒增加的动能，再根据内筒增加的动能计算负载的质量，通过这样的设置，消除了摩擦力对称重结果的影响，使得负载称重法方得到的结果更加稳定、更加准确。
进一步地，通过先计算加速过程中的摩擦力，再根据摩擦力计算加速过程中摩擦力消耗的能量，从而使得获取的加速过程中摩擦力消耗的能量更准确，进而使得采用本发明的负载称重方法得到的称重结果更准确。
进一步地，第三速度等于第一速度和第二速度的平均值，通过这样的设置，使得在第三速度运行下获取的摩擦力与加速过程中真实的摩擦力更接近，从而使得获取的加速过程中摩擦力消耗的能量更准确，进而使得采用本发明的负载称重方法得到的称重结果更准确。
此外，本发明在上述技术方案的基础上进一步提供的滚筒洗衣机由于采用了上述负载称重方法，进而具备了上述负载称重方法所具备的技术效果，相比于改进前的滚筒洗衣机，本发明的滚筒洗衣机能够获得稳定和准确的称重结果，从而提高了对整机的耗水耗电、洗涤剂用量以及洗涤策略的准确控制，进而提高了整机性能。
附图说明
图1是本发明的用于滚筒洗衣机的负载称重方法的流程图；
图2是称重结果对比表。
具体实施方式
下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。
基于背景技术指出的现有滚筒洗衣机的称重方法受摩擦力的影响导致称重结果偏差大的问题，本发明提供了一种用于滚筒洗衣机的负载称重方法及滚筒洗衣机，旨在在称重计算过程中消除摩擦力的影响，从而使得负载称重法方得到的结果更加稳定、更加准确。
具体地，本发明的滚筒洗衣机包括控制器、内筒和驱动电机，驱动电机与内筒连接并且能够驱动内筒转动，并且驱动电机与控制器进行通信，控制器能够执行本发明的负载称重方法，如图1所示，该负载称重方法包括：使驱动电机驱动装有负载的内筒由第一速度加速到第二速度；获取加速过程中驱动电机消耗的能量；获取加速过程中摩擦力消耗的能量；根据加速过程中驱动电机消耗的能量和加速过程中摩擦力消耗的能量计算装有负载的内筒增加的动能；根据内筒增加的动能计算负载的质量。其中，加速过程指的是驱动电机驱动装有负载的内筒由第一速度V1加速到第二速度V2的过程，根据能量守恒定律可知，在加速过程中，驱动电机消耗的能量E全部转化为摩擦力消耗的能量Em和装有负载的内筒增加的动能Ed，即Ed＝E-Em，根据动能定理可知，Ed＝1/2m(V2 2-V1 2)，即E-Em＝1/2m(V2 2-V1 2)，驱动电机的输出功率E、摩擦力消耗的能量Em、第一速度V1以及第二速度V2均为已知量，因此可以计算出负载和内筒的总质量m，负载和内筒的总质量m减去内筒的质量m1即为负载的质量m2。需要说明的是，驱动电机上设置有变频器，通过变频器能够获取加速过程中驱动电机消耗的能量，并且使变频器与滚筒洗衣机的控制器通信，从而能够及时地向控制器反馈获取的驱动电机消耗的能量值，此外，加速过程中摩擦力消耗的能量可以通过多种方法获取，下面通过两个优选的实施例来详细地介绍。
此外，还需要说明的是，在实际应用中，可以先执行“获取加速过程中驱动电机消耗的能量”的步骤再执行“获取加速过程中摩擦力消耗的能量”的步骤，或者也可以先执行“获取加速过程中摩擦力消耗的能量”的步骤再执行“获取加速过程中驱动电机消耗的能量”的步骤，这种灵活地调整和改变并不偏离本发明的原理和范围，均应限定在本发明的保护范围之内。
此外，还需要说明的是，前述的加速过程优选为均加速过程，即装有负载的内筒以恒定加速度a由第一速度V1加速到第二速度V2，当然，上述的加速过程也可以为变加速过程，这种灵活地调整和改变并不偏离本发明的原理和范围，均应限定在本发明的保护范围之内。
实施例一
“获取加速过程中摩擦力消耗的能量”的步骤具体包括：使驱动电机驱动装有负载的内筒以第三速度匀速转动；获取驱动电机的输出功率；根据驱动电机的输出功率计算摩擦力；根据摩擦力计算加速过程中摩擦力消耗的能量。驱动电机驱动装有负载的内筒以第三速度V3匀速转动时，摩擦力Fm等于驱动电机的牵引力Fq，驱动电机的输出功率P＝Fq×V3，其中驱动电机的输出功率P可以通过变频器获取，第三速度V3可以自行设定，因此可以计算出驱动电机的牵引力Fq，从而得到摩擦力Fm，然后再根据摩擦力Fm计算加速过程中摩擦力消耗的能量。
需要说明的是，在负载不变的情况下，摩擦力是比较稳定的，然而在一些情形中，摩擦力可能会因为速度的不同而发生一些微小的波动，因此，为了使计算得到的摩擦力与加速过程中真实的摩擦力更加接近，在一种可能的情形中，第三速度V3与第一速度V1相等，在这种情形下，具体步骤可以为：使驱动电机驱动装有负载的内筒以第一速度V1匀速转动；获取匀速转动过程中驱动电机的输出功率；使驱动电机驱动装有负载的内筒由第一速度V1加速到第二速度V2；获取加速过程中驱动电机消耗的能量；根据驱动电机的输出功率计算摩擦力；根据摩擦力计算加速过程中摩擦力消耗的能量；根据加速过程中驱动电机消耗的能量和加速过程中摩擦力消耗的能量计算装有负载的内筒增加的动能；根据内筒增加的动能计算负载的质量；其中，可以同时执行“根据驱动电机的输出功率计算摩擦力”的步骤和“使驱动电机驱动装有负载的内筒由第一速度加速到第二速度”的步骤，或者先执行“使驱动电机驱动装有负载的内筒由第一速度加速到第二速度”的步骤，后执行“根据驱动电机的输出功率计算摩擦力”的步骤，再执行“获取加速过程中驱动电机消耗的能量”的步骤，等等，这种灵活地调整和改变并不偏离本发明的原理和范围，均应限定在本发明的保护范围之内。在另一种可能的情形中，第三速度V3与第二速度V2相等，在这种情形下，具体步骤可以为：使驱动电机驱动装有负载的内筒由第一速度V1加速到第二速度V2；获取加速过程中驱动电机消耗的能量；使驱动电机驱动装有负载的内筒以第二速度V2匀速转动；获取匀速转动过程中驱动电机的输出功率；根据驱动电机的输出功率计算摩擦力；根据摩擦力计算加速过程中摩擦力消耗的能量；根据加速过程中驱动电机消耗的能量和加速过程中摩擦力消耗的能量计算装有负载的内筒增加的动能；根据内筒增加的动能计算负载的质量；与上述的一种情形中类似地，具体执行步骤的顺序并不是固定不变的，可以进行灵活地调整。在又一种可能的情形中，第三速度V3可以等于第一速度V1和第二速度V2的平均速度1/2(V1+V2)，在这种情形下获取的摩擦力与加速过程中真实的摩擦力更接近，从而使得获取的加速过程中摩擦力消耗的能量更准确，进而使得采用本发明的负载称重方法得到的称重结果更准确。
此外，需要说明的是，在计算得到摩擦力Fm之后，可以通过下面的公式(1)计算加速过程中摩擦力消耗的能量Em，
Figure BDA0002092195350000061
其中，T为装有负载的内筒由第一速度V1加速到第二速度V2需要的时间，速度函数V(t)＝V1+at,a为加速过程中的加速度。例如，在一种可能的情形中，先使驱动电机驱动装有负载的内筒以V1匀速转动，再使驱动电机驱动装有负载的内筒以恒定加速度a由第一速度V1加速到第二速度V2，其中，第一速度V1＝2.5m/s，第二速度V2＝6m/s，加速度a＝1.295m/s2，通过变频器获取加速过程中驱动电机消耗的能量E＝119J，在驱动电机驱动装有负载的内筒以V1匀速转动过程中，通过变频器获取的驱动电机的输出功率P＝7.5w，从而可以计算驱动电机的牵引力Fq＝P/V1＝7.5/2.5＝3N,即摩擦力Fm＝3N,速度函数V(t)＝V1+at＝2.5+1.295t，加速过程的持续时间T＝(V2-V1)/a＝(6-2.5)/1.295＝2.7s,再通过上述的公式(1)可以计算出加速过程中摩擦力消耗的能量Em＝11J,然后可以计算出加速过程中装有负载的内筒增加的动能Ed＝E-Em＝119-11＝108J,根据动能定理可知，Ed＝1/2m(V2 2-V1 2)，即108＝1/2m(62-2.52),由此计算出m＝8Kg，m为负载和内筒的总质量，再减去内筒的质量m1(已知量)即为负载的质量m2。此外，还需要说明的是，如果加速过程为变加速过程，例如，驱动电机驱动装有负载的内筒先以第一加速度a1由第一速度V1加速到中间速度Vz,再以第二加速度a2由中间速度Vz加速到第二速度V2，第一加速过程对应的加速时间为T1，第二加速过程对应的加速时间为T2，在计算出摩擦力Fm之后，可以通过公式(1)分别计算第一加速过程中摩擦力消耗的能量Em1和第二加速过程中摩擦力消耗的能量Em2，Em1+Em2即为整个加速过程中摩擦力消耗的能量Em，当加速过程中有多个加速度时，计算方法与上述的类似，在此就不再一一赘述。如图2所示，通过本发明的负载称重方法得到的称重结果相比于现有的称重方法得到的称重结果更加稳定和准确。
实施例二
“获取加速过程中摩擦力消耗的能量”的步骤具体包括：获取加速过程的持续时间；使驱动电机驱动装有负载的内筒以第一速度匀速转动第一时间并获取第一时间内驱动电机消耗的能量，记为第一消耗量；使驱动电机驱动装有负载的内筒以第二速度匀速转动第二时间并获取第二时间内驱动电机消耗的能量，记为第二消耗量；根据第一消耗量和第二消耗量计算加速过程中摩擦力消耗的能量，其中，加速过程为匀加速过程，第一时间和第二时间均等于持续时间。在一种可能的情形中，获取加速过程的持续时间为3秒，即驱动电机驱动装有负载的内筒由第一速度V1加速到第二速度V2运行的时间为3秒，使驱动电机驱动装有负载的内筒以第一速度V1匀速转动3秒，根据能量守恒定律可知，3秒内驱动电机消耗的能量E1等于摩擦力消耗的能量Em1，使驱动电机驱动装有负载的内筒以第二速度V2匀速转动3秒，根据能量守恒定律可知，3秒内驱动电机消耗的能量E2等于摩擦力消耗的能量Em2，在加速过程为匀加速过程的情形下，可以将Em1与Em2的平均值作为加速过程中摩擦力消耗的能量Em，即Em＝1/2(Em1+Em2)，即Em＝1/2(E1+E2)，其中，驱动电机消耗的能量E1和驱动电机消耗的能量E2均可以通过驱动电机上的变频器获取。此外，需要说明的是，为了使计算得到的加速过程中摩擦力消耗的能量Em更准确，可以使增加一个修正系数k，即Em＝1/2(E1+E2)×k，修正系数k的具体数值可以通过试验进行标定。
至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种用于滚筒洗衣机的负载称重方法，所述滚筒洗衣机包括内筒和驱动电机，所述驱动电机与所述内筒连接并且能够驱动所述内筒转动，其特征在于，所述负载称重方法包括：
使所述驱动电机驱动装有负载的所述内筒由第一速度加速到第二速度；
获取加速过程中所述驱动电机消耗的能量；
获取所述加速过程中摩擦力消耗的能量；
根据所述加速过程中所述驱动电机消耗的能量和所述加速过程中所述摩擦力消耗的能量计算装有负载的所述内筒增加的动能；
根据所述内筒增加的动能计算负载的质量；
“获取所述加速过程中摩擦力消耗的能量”的步骤具体包括：
使所述驱动电机驱动装有负载的所述内筒以第三速度匀速转动；
获取所述驱动电机的输出功率；
根据所述驱动电机的输出功率计算所述摩擦力；
根据所述摩擦力计算所述加速过程中所述摩擦力消耗的能量；
或“获取所述加速过程中摩擦力消耗的能量”的步骤具体包括：
获取所述加速过程的持续时间；
使所述驱动电机驱动装有负载的所述内筒以所述第一速度匀速转动第一时间并获取所述第一时间内所述驱动电机消耗的能量，记为第一消耗量；
使所述驱动电机驱动装有负载的所述内筒以所述第二速度匀速转动第二时间并获取所述第二时间内所述驱动电机消耗的能量，记为第二消耗量；
根据所述第一消耗量和所述第二消耗量计算所述加速过程中所述摩擦力消耗的能量，
其中，所述加速过程为匀加速过程，所述第一时间和所述第二时间均等于所述持续时间。
2.根据权利要求1所述的负载称重方法，其特征在于，所述第三速度与所述第一速度相等。
3.根据权利要求1所述的负载称重方法，其特征在于，所述第三速度与所述第二速度相等。
4.根据权利要求1所述的负载称重方法，其特征在于，所述第三速度等于所述第一速度与所述第二速度的平均速度。
5.根据权利要求1所述的负载称重方法，其特征在于，所述加速过程中所述摩擦力消耗的能量等于所述第一消耗量和所述第二消耗量的平均值。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的负载称重方法，其特征在于，所述驱动电机包括变频器，“获取加速过程中所述驱动电机消耗的能量”的步骤包括：
通过所述变频器获取所述加速过程中的所述驱动电机消耗的能量。
7.一种滚筒洗衣机，所述滚筒洗衣机包括控制器，其特征在于，所述控制器设置成能够执行权利要求1至6中任一项所述的负载称重控制方法。
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