KR100707420B1 - 세탁기 모터의 구속 판단 방법 - Google Patents

세탁기 모터의 구속 판단 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 세탁기 모터의 구속 판단 방법에 관한 발명으로서 세탁기의 모터를 일정한 위치에 강제로 정렬을 시키고 기동시키는 제 1단계와, 상기 모터가 기동된 후, 일정 시간이 경과되었는지 판단하고 일정 시간이 경과되었다고 판단한 경우 모터의 회전 속도를 측정하는 제 2단계와, 상기 모터의 기준 속도값에 대한 허용 오차값(alpha)을 조절하고, 측정된 상기 모터의 회전 속도와 기준 속도값의 차이를 산출하는 제 3단계와, 상기 산출된 속도 차이와 상기 허용 오차값(alpha)을 비교하여 모터의 구속 여부를 판단하는 제 4단계로 이루어지는 세탁기 모터의 구속 판단 방법은 위치 센서 없이 전압 및 전류를 사용하여 모터의 위치 및 속도를 측정하고, 모터의 구속여부를 신속하게 검지하여 이를 보완할 수 있으므로 드라이브 및 모터의 파손을 방지하고, 시스템을 안정적으로 동작시킬 수 있는 효과가 있다.
모터, 구속

Description

세탁기 모터의 구속 판단 방법{Lock error judgment method of Washing machine motor}
도 1은 일반적인 세탁기의 센서리스 BLDC 모터의 구동 시스템이 도시된 도면이다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 세탁기 모터의 구속 판단 방법이 도시된 순서도이다.
도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 세탁기 모터의 구속 판단 방법이 도시된 순서도이다.
본 발명은 세탁기 모터의 구속 판단 방법에 관한 것으로서, 특히 센서리스로 동작되는 BLDC 모터에 있어서 모터로 인가되는 전류의 크기를 이용하여 모터의 회전 속도를 측정하고, 상기 측정된 모터의 속도를 이용하여 모터의 구속 여부를 신속하게 판단하여 안정된 기동을 보장하고 전체 행정을 수행할 수 있도록 하는 모터 구속 판단 방법에 관한 것이다.
종래에는 세탁기 모터의 회전자의 위치를 판단하기 위하여 모터에 취부된 센서를 사용하였고, 이를 이용하여 모터를 기동하고 세탁기의 행정을 수행하였다. 또한 모터의 구속이 발생될 경우 취부된 센서를 이용하여 모터의 구속을 판단하고, 이에 대응할 수 있었다.
그러나 센서를 이용하여 모터의 위치를 판단하는 방식은 센서의 사용으로 인한 단가의 상승과, 센서 파손시 모터의 위치를 판단할 수 없어 모터의 동작을 보정할 수 없는 문제점이 발생하였다.
따라서 최근 들어 센서를 사용하지 않고, 전압 및 전류 신호를 이용하여 위치 신호를 검출하는 센서리스 BLDC 모터의 구동 시스템을 사용하는 경우가 증가하고 있다. 본 발명에 사용되는 일반적인 센서리스 BLDC 구동 시스템을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 BLDC 모터의 구동 시스템이 도시된 것으로서 상기 BLDC 모터의 구동부는 교류전원(100)과, 상기 교류전원(100)으로부터 전압이 입력되면 이를 직류 전압으로 정류하는 정류부(110)와, 상기 정류부에서 정류된 전압이 충전된 커패시터로부터 입력받은 전압을 3상의 교류 전압으로 변환하여 이를 BLDC 모터로 출력하여 모터가 회전하도록 하는 6개의 전력소자로 구성된 인버터부(120)와, 모터에 인가되는 전압과 전류를 이용하여 회전자의 위치를 계산하는 위치 검출부(130)와, BLDC 모터가 최적의 상태로 구동되도록 상기 위치 검출부에서 출력된 위치 검출 신호를 이용하여 회전자의 위치에 맞는 전류가 모터에 흐르도록 각 상의 전압을 결정하여 제어신호를 출력하는 마이크로 컴퓨터부(140)와, 상기 출력된 신호가 전력소자의 입력 신호로 사용될 수 있는 크기와 전위가 되도록 변환하는 Gate 신호부(150)로 구성된다.
상기한 종래 기술에 따르면, 센서리스로 운전되는 세탁기를 기동하는 경우 BLDC 모터의 구속이 발생될 경우가 있으며, 이때, 모터의 구속이란 정상적인 전류를 모터에 인가를 했음에도 불구하고 모터가 제대로 회전을 하지못해, 모터의 회전 속도를 제어하는 제어부(미도시)는 모터에 기준 전류를 초과하는 전류를 공급하는 상태이며, 이에 따라 모터에 과전류가 유입되어 모터가 오동작하거나 파손될 수 있다.
종래 기술의 경우에는 모터의 회전 상태를 검지하기 위해서는 모터로 흘러들어가는 전류 및 전압의 크기 및 위상을 감지하여 모터의 회전 상태를 판단하고, 이에 따라 모터의 회전 상태의 오동작 유무를 감지할 수 있었다. 그러나 모터의 구속이 발생하는 경우에 이를 보완하는 수단이 구비되지 않아 드라이브의 온도 상승이 일어나 드라이브뿐 아니라 모터 또는 시스템 전체의 파손이 일어날 수 있으며, 모터의 구속의 경우에 이를 보완하는 수단으로서 전원을 강제 오프시키는 방식을 택함으로써 모터가 구속되는 경우에 세탁 행정이 제대로 수행되지 못한 채 세탁이 종료되어 사용자들이 불편을 겪는 경우가 발생하였다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 센서리스로 동작되는 BLDC 모터 기동시 발생하게 되는 모터의 구속을 위치 센서 없이 전압 및 전류를 사용하여 모터의 위치 및 속도를 측정하고, 모터의 구속 여부를 신속하게 검지하여 이를 보완할 수 있으므로 드라이브 및 모터의 파손을 방지하고, 시스템을 안정적으로 동작시킬 수 있는 모터의 구속 판단 방법을 제공하는데 있다.
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 의한 세탁기 모터의 구속 판단 방법의 특징에 따르면, 세탁기의 모터를 일정한 위치에 강제로 정렬을 시키고 기동시키는 제 1단계와, 상기 모터가 기동된 후, 일정 시간이 경과되었는지 판단하고 일정 시간이 경과되었다고 판단한 경우 모터의 회전 속도를 측정하는 제 2단계와, 상기 모터의 기준 속도값에 대한 허용 오차값(alpha)을 조절하고, 측정된 상기 모터의 회전 속도와 기준 속도값의 차이를 산출하는 제 3단계와, 상기 산출된 속도 차이와 상기 허용 오차값(alpha)을 비교하여 모터의 구속 여부를 판단하는 제 4단계로 이루어진다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명에 의한 세탁기 모터의 구속 판단 방법은 도 2에 도시된 바와 같이 세탁기의 모터를 일정한 위치에 강제로 정렬을 시키고 기동시키는 제 1단계(S1)와, 상기 제 1단계에서 모터가 기동된 후, 일정 시간이 경과되었는지 판단(S2)하고 일정 시간이 경과되었다고 판단한 경우 모터의 회전 속도를 측정(S3)하는 제 2단계와, 상기 제 2단계에서 상기 모터의 기준 속도값에 대한 허용 오차값(alpha)을 조절하고, 측정된 상기 모터의 회전 속도와 기준 속도값의 차이를 산출하는(S4) 제 3단계와, 상기 제 3단계에서 판단한 속도 차이와 허용 오차값(alpha)을 비교하여 모터의 구속 여부를 판단(S5)하는 제 4단계로 이루어진다.
상기 제 1단계(S1)의 경우, 센서리스 방식으로 동작하는 세탁기에 있어서 BLDC 모터가 정지한 후 재가동을 하는 경우에 있어서, 모터에 전압을 인가함으로써 모터가 회전된다. 그리고 모터의 회전자의 위치를 상기한 위치 검출부에서 검지하여 위치 검출 신호를 출력하게 된다. 그리고 마이크로 컴퓨터는 상기한 위치 검출 신호를 이용하여 회전자의 위치에 맞는 전류가 모터에 흐르도록 각 상의 전압을 결정하여 출력함으로써, 모터가 일정한 위치에 강제로 정렬이 되도록 한다.
상기 제 2단계(S2, S3)의 경우, 모터가 정상 작동을 하는가 판단하기 위하여 현재 모터의 회전 속도를 측정하여 소정의 기준 속도(WeRef)와 비교를 해야 하며, 정확한 비교를 하기 위해서는 모터 기동 후 일정 시간이 경과한 후의 모터의 회전 속도와 기준 속도를 비교해야 한다. 따라서 본 단계에서는 세탁 행정에 있어서 사전에 지정해 놓은 기준 속도값(WeRef)과 비교할 현재 모터의 속도값을 측정하기 위 해 판단 기준이 되는 소정의 시간이 경과하였는지 판단한다.
즉, 상기 제 2단계에서 일정 시간이 경과되었는지 판단(S2)하여, 일정 시간이 경과되지 않은 경우에는 다음 단계로 진행되지 않으며 계속하여 일정 시간이 경과되었는지를 판단하는 단계를 거치며, 일정 시간이 경과되었다고 판단되는 경우에는 상기한 판단 시점이 모터의 현재 속도와 기준 속도의 비교 기준 시점이 된다. 또한, 상기한 바와 같이 소정의 시간이 경과된 경우에는 상기 기준 시점에서의 모터의 회전 속도를 측정(S3)하게 된다.
상기 제 3단계(S4)의 경우, 사전에 지정해놓은 기준 속도값(WeRef)에 대해 임의로 정한 허용 오차값(alpha)을 조절하고, 상기 측정된 현재 모터의 회전 속도(WeEst)와 세탁 행정에 있어서 사전에 지정해놓은 기준 속도값(WeRef)과의 차이를 산출(S4)한다. 이는 세탁기가 정상적으로 동작을 하는 경우의 모터의 회전 속도와 현재 측정된 속도의 차이를 계산하여 현재 모터의 속도가 기준 속도보다 일정값 이상으로 느린 경우에 이를 모터의 구속 상태로 판단하기 위함이다.
상기 제 4단계(S5)의 경우, 상기 제 3단계에서 판단한 모터 속도의 차이값을 임의로 정한 허용 오차값(alpha)과 비교하게 된다. 즉, 기준 속도 값에서 상기 제 2단계(S3)에서 측정된 일정 시간 경과후의 모터의 현재 속도값을 뺀 값이 상기 허용 오차값(alpha) 이상인 경우에는 이를 모터의 구속으로 판단하게 된다. 그리고 상기한 것처럼 모터의 구속으로 판단된 경우에는 속도를 제어하는 과정을 거쳐서 이를 보완하게 되며, 상기한 보완 과정을 거친 후에는 다시 상기한 제 1단계로부터의 과정이 반복되어 모터의 구속 상태가 유지되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 상기 제 4단계(S5)에서 기준 속도값(WeRef)과 모터의 현재 속도값(WeEst)의 차이가 상기 허용 오차값(alpha) 이하인 경우에는, 이는 모터가 구속되지 않은 것으로 판단하여 모터를 강제 위치시켜 회전시키는 과정을 거치지 않고 그대로 모터가 진행되도록 유지된다.
본 발명의 다른 실시예는 도 3에 도시된 바와 같이, 기준 속도값(WeRef)과 허용 오차값(alpha)과의 차이의 절대값을 소정의 값(beta)과의 크기 비교를 거치는 단계를 부가하여 구성한 모터의 구속 판단 방법으로서, 기준 속도(WeRef)와 임의로 정한 허용 오차값(alpha)과의 차이의 절대값을 속도 변수(A)에 저장하는 단계(S6)와, 상기 저장된 속도 변수값(A)이 임의로 정해진 값(beta)보다 큰 값인가를 판단하는 단계(S7)를 부가하여 구성될 수 있다.
이는 상기한 기준 속도(WeRef)와 상기 허용 오차값(alpha)과의 차이가 일정값 이상으로 큰 경우에는 상기 허용 오차값(alpha)이 기준 속도에 비해 과도하게 작은 경우를 의미하며, 이 경우 모터의 구속으로 판단하는 현재 모터의 속도 범위가 필요 이상으로 넓어짐으로 인해 모터의 구속 여부 판단의 정밀성이 낮아지는 문제가 발생할 수 있다.
따라서 상기한 경우에는 현재 모터의 속도와의 비교를 거치기 전에 모터의 구속으로 판단하여 세탁기 내부의 제어를 통해 상기한 허용 오차값(alpha)을 높여줌으로써 상기한 속도 변수값(A)을 작게 할 수 있다. 이러한 과정을 반복함으로써 상기 속도 변수값(A)를 임의의 값(beta) 이하로 셋팅시켜 상기한 문제점을 해결할 수 있다.
이러한 과정을 통하여 상기한 속도 변수값(A)을 조절하고, 모터가 정상적으로 동작할 수 있는 속도 상태와 구속 상태가 되어 정상적인 동작을 수행할 수 없는 기준을 정밀하게 조절함으로써 모터의 구속으로 인한 세탁기의 오동작을 방지할 수 있으며, 모터가 정상적으로 회전하고 있음에도 불구하고 필요없는 모터 제어를 반복하는 비효율성을 개선할 수 있다.
이상과 같이 본 발명에 의한 세탁기 모터의 구속 판단 방법을 예시된 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명은 한정되지 않고, 본 발명의 기술사상이 보호되는 범위 이내에서 당업자에 의해 응용이 가능하다.
상기와 같이 구성되는 세탁기 모터의 구속 판단 방법은 센서리스로 동작되는 BLDC 모터 기동시 발생하게 되는 모터의 구속을 위치 센서 없이 전압 및 전류를 사용하여 모터의 위치 및 속도를 측정하고, 모터의 구속 여부를 신속하게 검지하여 이를 보완할 수 있으므로 드라이브 및 모터의 파손을 방지하고, 시스템을 안정적으로 동작시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

  1. 세탁기의 모터를 일정한 위치에 강제로 정렬을 시키고 기동시키는 제 1단계와;
    상기 모터가 기동된 후, 일정 시간이 경과되었는지 판단하고 일정 시간이 경과되었다고 판단한 경우 모터의 회전 속도를 측정하는 제 2단계와;
    상기 모터의 기준 속도값에 대한 허용 오차값(alpha)을 조절하고, 측정된 상기 모터의 회전 속도와 기준 속도값의 차이를 산출하는 제 3단계와;
    상기 산출된 속도 차이와 상기 허용 오차값(alpha)을 비교하여 모터의 구속 여부를 판단하는 제 4단계로 이루어지는 세탁기 모터의 구속 판단 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 3단계는 모터의 구속 여부를 정확하게 판단하기 위해 기준 속도와 임의로 정한 허용 오차값(alpha) 속도의 차이의 절대값을 속도 변수(A)에 저장하는 단계와;
    상기 저장된 속도값(A)을 임의로 정해진 속도값(beta)과 비교하여 저장된 속도(A)값이 크다고 판단된 경우에는 이를 모터의 구속으로 판단하고, 허용 오차값(alpha)을 조절하여 상기 저장된 속도값(A)이 임의로 정해진 속도값(beta)값 이하로 낮아지도록 하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 세탁기 모터의 구속 판단 방법.
  3. 제 1 항에 있어서
    상기 제 4단계는 기준 속도와 현재 속도의 차이가 허용 오차값(alpha) 이상인 것으로 판단된 경우 상기 모터의 구속으로 판단하고 모터를 강제 위치시키고, 상기한 속도의 차이가 허용 오차값(alpha) 이하인 경우 상기 모터가 구속되지 않은 것으로 판단하여 모터의 회전을 유지시키는 과정;을 포함하는 것을 특징으로 하는 세탁기 모터의 구속 판단 방법.
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