KR100288424B1

KR100288424B1 - 냉장고의 팬모터 제어방법

Info

Publication number: KR100288424B1
Application number: KR1019980046070A
Authority: KR
Inventors: 김지용
Original assignee: 전주범; 대우전자주식회사
Priority date: 1998-10-30
Filing date: 1998-10-30
Publication date: 2001-05-02
Also published as: KR19990046207A

Abstract

팬모터에 인가되는 전압을 감지하여 팬모터의 속도를 일정하게 제어함으로써 고내 온도를 정온으로 유지시킬 수 있도록 하는 냉장고의 팬모터 제어방법에 대해 개시한다. 이러한 냉장고의 팬모터 제어방법은, 팬모터의 구동온/오프를 감지하는 단계와; 팬모터의 구동시 팬모터의 속도를 감지하여 팬모터의 속도가 강속모드일 경우 팬모터에 소정의 제1전압값을 인가시켜 팬모터의 속력을 증가시키고, 팬모터의 속도가 통상의 중속모드일 경우 팬모터에 소정의 제1전압값 이하인 소정의 제2전압을 인가시키며, 팬모터의 속도가 저속모드일 경우 팬모터에 소정의 제2전압값 이하인 소정의 제3전압을 인가시켜 팬모터의 속력을 감소시키는 단계와; 각각의 모드에 따라 팬모터에 인가된 전압을 감지하는 단계와; 각각의 모드에 따라 기설정된 소정의 기준 전압값과 인가된 전압값을 비교 판단하는 단계와; 기설정된 소정의 기준 전압값이 인가전압보다 높을 경우 팬모터의 운전율을 소정의 설정된 범위 내에서 가변하여 증가시키고, 기설정된 소정의 전압값이 인가전압보다 낮을 경우 팬모터의 운전율을 소정의 설정된 범위 내에서 가변하여 감소시키는 단계를 포함한다. 따라서, 팬모터의 풍속에 따라 기준전압에 근접하도록 팬모터의 속도를 제어함으로써 고내 온도를 정온으로 유지할 수 있게 된다.

Description

냉장고의 팬모터 제어방법.

본 발명은 냉장고의 팬모터 제어방법에 관한 것으로서, 특히 팬모터에 인가되는 전압을 감지하여 기준전압에 대응하도록 팬모터의 운전율을 가변하여 제어함으로써 고내온도를 정온으로 유지할 수 있도록 하는 냉장고의 팬모터 제어방법에 관한 것이다.

일반적인 냉기 순환용 팬모터의 제어는, 도1을 참조하면, 전원(AC)측에 온도 조절 스위치(80)를 두고 이의 후단에 타이머(90)를 연결하여 타이머의 단자(T4)에 압축기 회로(과부하 보호장치(140), 압축기(130), 기동장치(120))와 팬모터 회로(팬모터(70), 냉동 도어스위치(50), 냉장실 도어스위치(40))를 연결하고, 냉장실 도어 스위치(40)는 전원(AC)을 고내등(60) 또는 팬모터 회로에 선택 인가되도록 연결되어 있고, 타이머(90)의 단자(T2)에는 제상 조절 스위치(150)와 제상히터(100) 및 온도 퓨우즈(110)를 통해 전원(AC)이 인가되는 구성이다.

이때 타이머(90)의 캠과 단자 동작부는 타이머 구동모터(91)에 의해 회전되도록 한 캠(미도시)과 캠의 형상에 의해 상호간 교차 접촉되도록 한 단자(T2∼T4)로 구성되었다.

따라서, 타이머(90)의 스위칭 단자(T3,T4)가 캠의 압축기 운전구간의 어느 위치에 있을 때 단자(T3)와 (T4)의 접점이 접촉되어 타이머(90)의 단자(T3,T4)가 연결되는 상태가 되므로 온도 조절스위치(80)의 온/오프에 의해서 압축기(130) 구동회로와 팬모터(70) 구동회로부가 동작된다.

한편, 단자(T4)가 캠의 제상구간에 진입하게 되면 단자(T3)가 단자(T4)로부터 떨어져 단자(T2)의 접점과 접촉하게 되므로 회로도에서 타이머(90)의 접점(T3,T2)이 연결되므로 전원(AC)은 접점(T3)에서 접점(T2), 제상 조절스위치(150)로 흐르게 되어 타임 구동모터(91)는 동작을 중지하고 제상히터(100)가 발열되어 제상이 시작된다.

이후 제상히터(100)의 발열에 의하여 주위온도가 높아져 제상 조절스위치(150)의 설정 온도치 이상이 되면 제상 조절스위치(150)가 오프되므로 타이머 구동 모터(91)가 동작하고 이에 따라 캠이 회전하여 구간이상 회전하면 단자(T2∼T3)간이 떨어지고 단자(T3∼T4)가 접촉되므로 압축기(130) 및 팬모터(70)가 운전된다.

이러한 종래의 팬모터(Cooling FAN)의 구동은 교류전원(AC)을 사용하여 일정한 속도로 운전함으로써 압축기의 구동과 연동하여 팬모터가 온/오프 제어된다.

그런데, 이러한 스위치에 의한 팬모터의 구동은 비교적 효율이 높고 속도와 위치의 제어에 적합한 성질을 구비하고 있으나, 브러시(Brush)와 커뮤테이터(Commutator)라고 하는 기계적인 스위치 기구를 구비하고 있다.

즉, 브러시와 커뮤테이터가 고속으로 마찰 접촉하고 있기 때문에 브러시가 마모되어 흑연이나 금속 가루가 생기게 되어 전기적인 장해를 일으키게 되는 문제점이 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여, 도2를 참조하면, 브러시리스 모터(BLDC; Brushless motor)를 사용하게 되는데, 이러한 브러시리스 모터는 무정류자(整流子) 모터(Commutatorless)라고도 하며, 직류 모터의 브러시와 커뮤테이터를 트랜지스터나 실리콘 제어 정류기(SCR;Silicon controlled rectifier)로 치환한 모터의 의미이다.

마이컴(1)에서 팬모터 구동부(3)를 통하여 구동 신호를 인가시키면 BLDC모터(2)가 구동되어 팬이 동작하게 되고, 마이컴(1)의 PWM포트를 통해 연산된 값에 따라 속도 제어부(4)는 팬모터에 일정한 고전압/저전압을 인가시켜 팬모터의 운전율을 제어하게 된다.

이러한 BLDC 팬모터(Cooling FAN)(2)의 구동은 압축기의 구동과 연동하여 팬모터가 온/오프 제어되는데, 냉장고의 고내 온도에 대응하여 2단(1,800rpm)이나 3단(2,200rpm)의 속도로 냉각팬을 ON/OFF시킴으로써 냉기를 순환하게 하여 냉각을 수행한다.

따라서, 초기 기동시나 쾌속 냉장/냉동 기능의 선택시 고속으로 팬모터를 제어하고, 일반적으로는 저속으로 팬모터를 구동하는 2단 제어를 수행한다.

그런데, 이러한 BLDC모터의 구동 방법은 팬모터에 인가된 전압과 무관하게 일정한 전압을 인가시킴으로 기준전압과 대응하여 일정하게 전압을 제어할 수 없게되는 문제점이 있다.

그리고, 냉각팬의 ON/OFF 제어는 고내의 온도 변화에 대해 빠르게 대응할 수없기 때문에, 초기 기동시 설정온도에 대응하여 온도 차이가 많이 나면 설정온도와 가깝게 되기까지 많은 시간이 걸리게 되므로 냉장고를 정온으로 유지하기가 어렵게 되는 문제점이 있다.

또한, 부하 투입으로 인해 온도 상승률이 기준치 이상일 때 온도를 정온으로 유지하기까지 팬모터가 무리하게 구동을 하게 되어 팬모터의 수명이 단축되며, 이로 인한 소음과 전력소비가 많이 발생하게 되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 팬모터에 인가된 전압을 감지하여 기준전압에 대응하도록 팬모터의 운전율을 제어함으로써 냉장고의 온도를 정온으로 유지하고, 부하에 대응하여 빠르게 팬모터의 속도를 향상시켜서 냉장고의 부하 대응 능력을 향상시키는데 그 목적이 있다.

도1은 종래의 냉동냉장고 냉기 순환용 팬모터 제어회로도,

도2는 종래의 BLDC모터를 이용한 팬모터 제어회로도,

도3은 본 발명에 따른 냉장고의 팬모터 제어방법의 개략적인 회로도,

도4는 본 발명을 설명하기 위한 플로우 챠트이다.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

10...마이컴 20...팬모터

30...팬모터 구동부 40...속도 제어부

50...전압 감지부 60...과전압 방지용 다이오드

상기 목적을 달성하는 본 발명 냉장고의 팬모터 제어방법은, 팬모터의 구동온/오프를 감지하는 단계와; 팬모터의 구동시 팬모터의 속도를 감지하여 팬모터의 속도가 강속모드일 경우 팬모터에 소정의 제1전압값을 인가시켜 팬모터의 속력을 증가시키고, 팬모터의 속도가 통상의 중속모드일 경우 팬모터에 소정의 제1전압값 이하인 소정의 제2전압을 인가시키며, 팬모터의 속도가 저속모드일 경우 팬모터에 소정의 제2전압값 이하인 소정의 제3전압을 인가시켜 팬모터의 속력을 감소시키는 단계와; 각각의 모드에 따라 팬모터에 인가된 전압을 감지하는 단계와; 각각의 모드에 따라 기설정된 소정의 기준 전압값과 인가된 전압값을 비교 판단하는 단계와; 기설정된 소정의 기준 전압값이 인가전압보다 높을 경우 팬모터의 운전율을 소정의 설정된 범위 내에서 가변하여 증가시키고, 기설정된 소정의 기준 전압값이 인가전압보다 낮을 경우 팬모터의 운전율을 소정의 설정된 범위 내에서 가변하여 감소시키는 단계를 포함하여 된 것을 특징으로 한다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 특징에 의하면, 본 발명에 따른 냉장고의 팬모터 제어방법은 팬모터에 인가되는 전압을 감지하여 기준전압에 대응하도록 팬모터의 운전율을 제어함으로써 냉장고의 온도를 정온으로 유지하고, 부하에 대응하여 빠르게 팬모터의 속도를 향상시켜서 냉장고의 부하 대응 능력을 향상시킬 수 있게 된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

본 발명 냉장고의 팬모터 제어방법은, 도3을 참조하면, 마이컴(10), 팬모터(20), 팬모터 구동부(30), 속도 제어부(40), 전압 감지부(50), 과전압 방지용 다이오드(60)로 구성된다.

이러한 BLDC 팬모터(Cooling FAN)(20)의 구동은 압축기의 구동과 연동하여 팬모터(20)가 온/오프 제어된다.

더욱 상세하게 설명하면, 팬모터 구동부(30)는 구동소자 및 릴레이를 등을 사용하여 마이컴(10)의 BLDC온/오프 포트의 구동 제어 신호에 의거하여 소정의 구동 신호를 팬모터(20)(BLDC; Brushless DC)로 출력한다.

전압 감지부(50)는 팬모터(20)로부터 인가전압을 감지하여 마이컴(10)의 A/D포트로 인가시킨다.

이때, 과전압을 방지하기 위하여 과전압 방지용 다이오드(60)가 부착됨이 바람직하다.

마이컴(10)의 A/D포트로 인가된 인가전압에 따라 냉장고 초기전원 투입시 또는 쾌속모드일 경우에는 강속모드로 간주되어 속도 제어부(40)에 14V의 전압을 인가시켜 팬모터(20)의 듀티 사이클(Duty rate)을 95%로 증가시킨다.

그리고, 냉장고가 통상모드일 경우에는 중속모드로 간주되어 속도 제어부(40)에 12V의 전압을 인가시켜 팬모터(20)의 듀티 사이클을 80%로 제어한다.

또한, 냉장고가 저속모드일 경우에는 저속모드로 간주되어 속도 제어부(40)에 10V의 전압을 인가시켜 팬모터(20)의 듀티 사이클을 65%로 감소시킨다.

속도 제어부(40)는 마이컴(10)에서 감지된 인가전압과 미리 설정된 인가전압을 연산하여 지령치의 값을 설정하고, 지령치의 값에 따라 팬모터(20)의 속도를 연산하여 팬모터 구동 신호를 출력한다.

마이컴(10)은 속도 제어부(40)로부터 인가된 제어신호에 따라 이를 일정 시간 간격마다 샘플링하여 샘플링된 값에 비례하는 펄스폭을 가진 일정진폭의 펄스 신호를 연산하여 출력하는 펄스폭 변조(PWM; Pulse Width Modulation)방식을 사용하여 제어 신호를 출력한다.

이에 따라 출력 파형의 듀티(Duty) 사이클을 제어하여 팬모터 구동부(30)로 인가시키면, 팬모터 구동부(30)는 팬모터(20)로 입력 전류를 공급함으로써, 팬모터(20)의 속도를 지령치에 근접하도록 자동 조절할 수 있다.

다음에, 상술한 구성부를 포함하는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 냉장고의 팬모터 제어방법의 제어 과정을 첨부한 도4의 흐름도를 참조하여 상세히 설명한다.

먼저, 냉장실의 팬모터가 구동하는지를 판단하여(단계100) 구동하지 않을 경우에는 마이컴의 BLDC 온/오프 포트에 로신호가 인가되고(단계110) 인가전압이 0V가 되므로 팬모터가 정지상태로 있게 된다.(단계120)

압축기가 구동할 경우에는 마이컴의 BLDC 온/오프 포트에는 하이 신호가 인가된다.(단계130)

이어서, 마이컴은 냉장고의 풍속모드를 감지하게 되는데,(단계140) 냉장고 초기전원 투입시 또는 쾌속모드일 경우에는 강속모드로 간주되어(단계150) 팬모터에 14V의 전압을 인가시켜 듀티 사이클(Duty rate)을 95%로 증가시킨다.(단계160)

냉장고가 통상모드일 경우에는 중속모드로 간주되어(단계170) 팬모터에 12V의 전압을 인가시켜 듀티 사이클을 80%로 제어한다.(단계180)

또한, 냉장고가 저속모드일 경우에는 저속모드로 간주되어(단계190) 팬모터에 10V의 전압을 인가시켜 듀티 사이클을 65%로 감소시킨다.(단계200)

다음에 각 모드별로 인가전압을 감지하여 마이컴의 A/D포트로 인가시킨다.(단계210)

이어서, 인가된 인가전압과 각 모드별로 기설정된 기준 전압값을 비교/판단한다.(단계220)

이때, 기설정된 기준 전압값이 인가전압보다 높은 경우에는 팬모터의 운전율을 상승시키고,(단계230) 기설정된 기준 전압값보다 인가된 전압이 높은 경우에는 팬모터의 운전율을 감소시키도록 제어하여(단계240) 일정한 전압으로 팬모터를 가동하게 한다.

팬모터가 강속모드일 경우에는 100%, 95%, 90%로 ±5%를 변동하게 되고, 팬모터가 중속모드일 경우에는 85%, 80%, 75%로 ±5%를 변동하게 되고, 팬모터가 저속모드일 경우에는 70%, 65%, 60%로 ±5%를 변동하게 된다.

따라서, 낮은 전압에서는 PWM포트의 듀티 사이클을 증가시켜 기준 전압을 맞추고, 높은 전압에서는 PWM포트의 듀티 사이클을 감소시켜 기준 전압을 맞춤으로써 전압을 일정하게 유지시킬 수 있게 된다.

본 발명에 따른 냉장고의 팬모터 제어방법은, 팬모터에 인가된 전압을 감지하여 기준전압에 대응하도록 팬모터의 운전율을 제어함으로써 냉장고의 온도를 정온으로 유지하고, 부하에 대응하여 빠르게 팬모터의 속도를 향상시킬 수 있게 된다.

Claims

냉장고 팬모터의 구동온/오프를 감지하는 단계와,

상기 팬모터의 구동시 팬모터의 속도를 감지하여 팬모터의 속도가 강속모드일 경우 팬모터에 소정의 제1전압값을 인가시켜 상기 팬모터의 속력을 증가시키고, 상기 팬모터의 속도가 통상의 중속모드일 경우 상기 팬모터에 소정의 제1전압값 이하인 소정의 제2전압을 인가시키며, 상기 팬모터의 속도가 저속모드일 경우 상기 팬모터에 소정의 제2전압값 이하인 소정의 제3전압을 인가시켜 상기 팬모터의 속력을 감소시키는 단계와,

상기 각각의 모드에 따라 팬모터에 인가된 전압을 감지하는 단계와,

상기 각각의 모드에 따라 기설정된 소정의 기준 전압값과 상기 인가된 전압값을 비교 판단하는 단계와,

상기 기설정된 소정의 기준 전압값이 인가전압보다 높을 경우 팬모터의 운전율을 소정의 설정된 범위 내에서 가변하여 증가시키고, 상기 기설정된 소정의 기준 전압값이 상기 인가전압보다 낮을 경우 상기 팬모터의 운전율을 소정의 설정된 범위 내에서 가변하여 감소시키는 단계를 포함하여 된 것을 특징으로 하는 냉장고의 팬모터 제어방법.