KR101139254B1 - 세탁기 및 그 제어방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 세탁포(洗濯布)의 밸런스를 균일하게 하여 탈수동작을 원활하게 진행하기 위한 세탁기 및 그 제어방법에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명은 포를 수용하는 드럼; 상기 드럼을 회전시키는 모터; 상기 드럼을 가속하는 동안 상기 모터에 인가되는 듀티 정보를 이용하여 상기 포의 언밸런스 상태를 판단하고, 그 판단결과에 따라 상기 드럼의 속도를 제어하는 제어부를 포함한다.

Description

세탁기 및 그 제어방법{Washing machine and control method thereof}
본 발명은 세탁기 및 그 제어방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 세탁포(洗濯布)의 밸런스를 균일하게 하여 탈수동작을 원활하게 진행하기 위한 세탁기 및 그 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로, 세탁기(통상, 드럼세탁기)는 물(세탁수 또는 헹굼수)의 담수를 위한 수조와, 이 수조의 내부에 회전 가능하게 설치되어 세탁포(이하, 포라 한다)를 수용하는 드럼과, 이 드럼을 회전시키기 위한 구동력을 발생하는 모터를 포함하여 원통형의 드럼이 회전할 때 그 내부의 포가 드럼 내벽을 따라 상승하였다가 낙하하는 동작을 통해 세탁이 이루어지도록 하는 장치이다.
이러한 세탁기는 세제가 용해된 물(구체적으로, 세탁수)로 포의 오염을 분리해내는 세탁 행정과, 세제가 포함되지 않은 물(구체적으로, 헹굼수)로 포의 거품이나 잔류 세제를 헹구어 주는 헹굼 행정과, 포를 고속 탈수시키는 탈수 행정 등의 일련의 동작으로 세탁을 진행한다. 상기의 행정들 중 탈수 행정의 경우 도 1에 도시한 바와 같이, 포(12)가 드럼(10)의 내벽을 따라 불균일하게 분포된 언밸런스가 발생한 상태에서 드럼(10)을 고속 회전시킬 경우에는 드럼(10) 회전축으로 편중된 힘이 가해져 큰 진동이 발생한다.
이러한 언밸런스에 의한 진동을 방지하기 위해 탈수 이전에 포(12)를 도 2에 도시한 바와 같이 드럼(10)에 균일하게 분포시키는 과정이 필요하다. 이는 언밸런스 상태에서 탈수를 진행하게 되면 언밸런스로 인한 탈수시간 지연과 탈수 에러가 발생할 수 있으며, 세탁이 완료되어 포(12)를 꺼낼 때에도 포 꼬임으로 인해 많은 힘이 필요하기 때문에 주 사용층인 주부들의 불만이 제기되는 문제가 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해 종래에는 포(12)의 밸런스를 균일하게 하기 위한 언밸런스 저감제어를 수행하는데, 언밸런스 저감제어는 탈수진입 시 드럼(10)의 좌우 반전을 통해 포(12)의 꼬임을 풀어 주는 포 풀기과정, 드럼(10)을 소정의 속도(rpm1, rpm2)로 가속하여 포(12)를 드럼(10) 내벽에 붙이는 포 감기과정, 포(12)의 무게를 감지하는 포량감지과정, 감지한 무게정보와 속도 리플 또는 전류 리플 등의 제어변수를 활용하여 드럼(10) 내부의 언밸런스 크기를 감지하는 언밸런스 감지과정, 감지한 언밸런스 값이 허용값 이내인 경우 드럼(10)을 고속으로 회전하여 포(12)에 함유된 수분을 원심력에 의해 외부로 배출하는 고속 탈수과정을 순차적으로 진행한다. 한편 감지한 언밸런스 값이 허용값보다 큰 경우 초기의 포 풀기과정으로 돌아가 언밸런스 저감제어절차를 반복한다.
이러한 종래 언밸런스 저감제어에서 포 감기과정은 제1회전속도(rpm1)로부터 포(12)가 드럼(10) 내벽에 붙는 속도보다 더 높은 제2회전속도(rpm2)로 가속하는 운전으로서, 언밸런스가 존재하면 도 3에 도시한 바와 같이 드럼(10) 속도가 제3회전속도(rpm3)를 지나면서 언밸런스에 의한 전류 리플은 커지고 전류의 평균값은 작 아지므로 전류의 최소 값은 항상 제로에 가깝게 된다. 따라서 언밸런스 전류 제한 최소 값을 제로에 가까운 임의의 값으로 설정하여 드럼(10) 속도가 제1회전속도(rpm1)에서 제2회전속도(rpm2)로 가속하는 포 감기 운전에서 검출한 모터 전류의 크기가 전류 제한 최소 값보다 작을 경우 언밸런스 상태로 판단한다.
그런데, 종래 세탁기의 언밸런스 저감제어는 포 감기 운전 중 모터 전류의 크기를 이용하여 언밸런스 상태를 판단하기 때문에 모터 전류의 크기를 검출하는 전류감지회로가 없는 경우 언밸런스를 감지할 수 없으며, 언밸런스가 발생한 경우 초기의 포 풀기과정으로 돌아가 언밸런스 저감제어절차를 반복하므로 고속 탈수에 진입하기까지 걸리는 시간이 길어져 과도한 탈수 소요시간의 주된 원인이 된다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 포 감기를 하는 동안 부하의 언밸런스 상태를 실시간으로 판단하여 언밸런스가 발생한 경우 포 감기과정만 재수행하도록 함으로써 포 감기의 성공률을 대폭 향상시킬 수 있으며, 전제 언밸런스 저감시간을 크게 단축할 수 있는 세탁기 및 그 제어방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은, 실제 듀티와 기준 듀티의 차를 이용한 듀티(전압지령 값) 정보를 이용하여 언밸런스 상태를 판단함으로써 전류감지회로가 없는 모터 제어기에서도 적용 가능한 세탁기 및 그 제어방법을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 세탁기는 포를 수용하는 드럼; 상기 드럼을 회전시키는 모터; 상기 드럼을 가속하는 동안 상기 모터에 인가되는 듀티 정보를 이용하여 상기 포의 언밸런스 상태를 판단하고, 그 판단결과에 따라 상기 드럼의 속도를 제어하는 제어부를 포함하되, 상기 제어부는 고속 탈수 이전에 상기 드럼의 속도를 단계적으로 가속하여 상기 포의 밸런스를 유지하기 위한 포 감기 운전을 진행하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 듀티 정보는 상기 모터에 인가되는 전압에 비례하는 지령 값인 것을 특징으로 한다.
삭제
또한, 상기 제어부는, 상기 포가 드럼 내벽에 달라붙지 않을 정도의 제1회전속도와; 상기 포가 드럼 내벽에 달라붙을 정도의 상기 제1회전속도보다 큰 제2회전속도를 저장하고, 상기 제1 및 제2회전속도 사이에 상기 포가 드럼 내벽에 달라붙기 시작하는 제3회전속도를 정하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제어부는, 상기 드럼 속도를 제1회전속도에서 제2회전속도로 가속하는 구간에서 상기 제3회전속도를 넘는 순간 기준 듀티의 크기를 계산하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제어부는, 계산된 기준 듀티와 상기 모터에 인가되는 실제 듀티의 차를 구하고; 상기 실제 듀티와 기준 듀티 차의 최소 값으로부터 언밸런스 판단신호를 생성하여 미리 정해진 언밸런스 제한값과 비교하며; 상기 비교결과 상기 실제 듀티와 기준 듀티 차의 최소 값이 상기 언밸런스 제한값보다 작은 경우 상기 포의 언밸런스 상태로 판단하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 실제 듀티와 기준 듀티 차의 최소 값은, 상기 드럼을 가속하는 동안 발생하는 전류 리플의 크기에 비례하는 듀티 변동 폭의 크기가 최소인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제어부는, 상기 포의 언밸런스 상태로 판단된 경우 상기 드럼 속도를 상기 제1회전속도에서부터 다시 가속하여 상기 포 감기 운전을 재수행하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 본 발명은 포를 수용하는 드럼과, 이 드럼을 회전시키는 모터를 갖추어 포의 불균형으로 인하여 발생하는 언밸런스를 저감하기 위한 세탁기의 제어방법에 있어서, 고속 탈수 이전에 상기 드럼의 속도를 단계적으로 가속하여 상기 드럼 내벽에 포를 붙이는 포 감기를 수행하고; 상기 포 감기를 하는 동안 상기 모터에 인가되는 듀티 정보를 이용하여 상기 포의 언밸런스 상태를 판단하고; 상기 판단결과에 따라 상기 드럼의 속도를 제어하는 것을 포함한다.
또한, 상기 포의 언밸런스 상태를 판단하는 것은, 상기 드럼을 가속하는 동안 기준 듀티의 크기를 계산하여 상기 모터에 인가되는 실제 듀티와 상기 기준 듀티 차를 구하고; 상기 실제 듀티와 기준 듀티 차의 최소 값으로부터 언밸런스 판단신호를 생성하여 미리 정해진 언밸런스 제한값과 비교하며; 상기 비교결과 상기 실제 듀티와 기준 듀티 차의 최소 값이 상기 언밸런스 제한값보다 작은 경우 상기 포의 언밸런스 상태로 판단하는 것을 특징으로 한다.
이러한 본 발명에 의한 세탁기 및 그 제어방법은 포 감기를 하는 동안 부하의 언밸런스 상태를 실시간으로 판단하여 언밸런스가 발생한 경우 포 감기과정만 재수행하도록 함으로써 포 감기의 성공률을 대폭 향상시킬 수 있으며, 전제 언밸런스 저감시간을 크게 단축할 수 있다.
또한, 실제 듀티와 기준 듀티의 차를 이용한 듀티(전압지령 값) 정보를 이용하여 언밸런스 상태를 판단함으로써 전류감지회로가 없는 모터 제어기에서도 적용 가능하다.
이하, 본 발명의 일실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 세탁기의 제어 구성도로서, 종래의 구성과 동일한 부분에 대해서는 동일부호를 병기한다.
도 4에서, 본 발명의 세탁기는 탈수 행정의 설정을 포함한 사용자의 운전명령을 입력하는 입력부(20), 세탁과 헹굼 및 탈수 등 세탁기의 전반적인 동작을 제어하는 제어부(22), 상기 제어부(22)의 제어에 따라 드럼(10)을 회전시키기 위한 모터(26)를 구동하는 모터 구동부(24), 상기 드럼(10)의 회전속도에 대응하는 모터속도신호를 상기 제어부(22)에 전달하는 속도검출부(28) 및 상기 드럼(10)의 회전속도에 비례하는 역기전력을 상기 제어부(22)에 전달하는 역기전력검출부(30)를 포함한다.
상기 제어부(22)는 탈수진입 시 포(12)의 밸런스를 균일하게 하기 위한 언밸런스 저감제어를 종래와 마찬가지로 수행하는데, 본 발명의 언밸런스 저감제어는 도 5에 도시한 바와 같이 탈수진입 시 드럼(10)의 좌우 반전을 통해 포(12)의 꼬임을 풀어 주는 포 풀기과정(①), 드럼(10)을 제1회전속도(rpm1)에서 제2회전속도(rpm2)로 가속하는 구간에서 전류 리플의 크기에 비례하는 듀티 변동을 통해 포(12)의 언밸런스 상태를 실시간으로 판단하는 능동식 포 감기과정(②), 드럼(10) 의 속도 변동 및 듀티 변동 등의 파라미터를 이용하여 언밸런스의 크기를 추정하거나 고속 탈수 전에 허용 가능한 언밸런스의 크기를 정하기 위한 기본 정보로서 포(12)의 무게를 활용하기 위해 포(12)의 무게를 추정하는 포량감지과정(③), 추정한 무게정보와 속도 리플 또는 전류 리플에 비례하는 듀티 변동 등의 제어변수를 활용하여 드럼(10) 내부 언밸런스의 크기를 추정하는 언밸런스 감지과정(④), 추정한 언밸런스 값이 허용값 이내인 경우 드럼(10)을 고속으로 회전하여 포(12)에 함유된 수분을 원심력에 의해 외부로 배출하는 고속 탈수과정(⑤)을 순차적으로 진행한다.
또한, 제어부(22)는 포 감기를 하는 동안 듀티 정보(모터에 인가되는 전압 지령에 비례하는 값)를 이용하여 부하의 언밸런스 상태를 실시간으로 판단하여 포 감기과정(②)만 재수행하도록 한 것이다. 여기서 듀티는 모터(26)에 인가되는 전압을 제어하는 스위치의 스위칭 주기에 대한 스위치 턴 온 구간의 비율을 의미한다.
이를 위해 제어부(22)는 드럼(10) 속도를 제1회전속도(rpm1)에서 제2회전속도(rpm2)로 가속하는 포 감기 운전에서 드럼(10) 내벽에 포(12)가 달라붙기 시작하는 임계속도인 제3회전속도(rpm3)를 정하여 제3회전속도(rpm3)를 넘는 순간 기준 듀티의 크기를 계산하여 실제 인가되고 있는 듀티와 기준 듀티의 차이 값의 최소 값으로부터 언밸런스 판단신호를 생성하고, 생성된 언밸런스 판단신호와 언밸런스 제한값을 비교하여 드럼(10) 내부에 포(12)가 언밸런스하게 분포된 것으로 판단되면 드럼(10) 속도를 제1회전속도(rpm1)로 운전하여 다시 포 감기과정을 수행하도록 한다.
상기 제3회전속도(rpm3)는 제1회전속도(rpm1)와 제2회전속도(rpm2)사이의 임의 속도로, 드럼(10)의 지름, 포(12)의 양 및 종류에 따라 달라질 수 있다.
이러한 포 감기과정(②)의 재시도에 따라 언밸런스가 존재하는 경우 포(12)의 밸런스를 균일하게 함으로써 이후의 언밸런스 감지과정(④)에서 추정되는 언밸런스 값이 허용값 이내로 되어 최초의 포 풀기과정(①)으로 돌아가야 하는 언밸런스 저감제어시간을 단축할 수 있게 된다.
이하, 상기와 같이 구성된 세탁기 및 그 제어방법의 동작과정 및 작용효과를 설명한다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 의한 세탁기의 언밸런스 저감제어 동작 순서도로서, 탈수 행정 진입 시 포(12)의 밸런스를 균일하게 하기 위한 언밸런스 저감제어시간을 단축하는 방법을 제안한 것이다.
드럼(10)의 내부에 포(12)를 넣고 사용자가 탈수 행정의 설정을 포함한 운전명령을 입력부(20)를 통해 입력하면, 제어부(22)는 세탁과 헹굼 행정을 거쳐 탈수 행정을 수행하는 일련의 동작을 진행한다.
따라서, 제어부(22)는 탈수 행정 진입인가를 판단하여(100), 탈수 행정 진입인 경우 모터 구동부(24)를 통해 모터(26)의 구동을 제어하여 드럼(10)을 좌우 반전으로 운전함으로써 포(12)의 꼬임을 흔들어 풀어 주는 포 풀기과정(①)을 도 5에 도시한 바와 같이 진행한다(102).
포 풀기과정(①)의 진행 후, 제어부(22)는 드럼(10)을 제1회전속도(rpm1)에서 제2회전속도(rpm2)로 가속하는 포 감기과정(②)을 도 5에 도시한 바와 같이 진 행한다(104). 제1회전속도(rpm1)는 포(12)가 드럼(10) 내벽에 달라붙지 않을 정도의 드럼(10) 속도이며, 제2회전속도(rpm2)는 포(12)가 드럼(10) 내벽에 달라붙기에 충분히 큰 드럼(10) 속도이다.
포 감기과정(②)이 시작되면, 제어부(22)는 제1회전속도(rpm1)에서 제2회전속도(rpm2)로 가속하는 가속도(rpm/sec)를 드럼(10)의 지름, 포(12)의 양 및 종류에 따라 가변하면서 전류 리플의 크기에 비례하는 듀티 변동폭(모터 인가전압)을 실시간으로 계산하여 아래와 같이 언밸런스 판단신호를 생성한다.
통상, 회전체(구체적으로는, 드럼)의 운동방정식은 [식 1]과 같다.
T e = T L + B w + J (dw/dt) ...... [식 1]
여기에서, T e : 전기적 토크, T L : 부하토크, B : 마찰계수, w: 드럼의 회전각속도, J : 관성계수, t: 시간이다.
도 7은 드럼 내부에 균등 부하만 있는 경우를 나타낸 도면으로, 드럼(10) 내벽에 고무 부하(14)를 부착한 세탁기 등가 부하를 나타낸 것이다.
도 8은 도 7의 균등 부하 조건에서 포 감기 운전 중 모터 전류 및 듀티 궤적을 나타낸 도면이다.
도 7에서, 드럼(10) 속도가 제1회전속도(rpm1)에서 제2회전속도(rpm2)로 가속하는 구간에는 가속도가 존재하므로 부하의 관성(J)과 가속도(dw/dt)의 곱[J (dw/dt) ]에 비례하는 크기만큼 증가된 전류가 흐른다. 따라서 동일한 조건에서 부하가 증가하면 가속 중에 더 큰 전류가 흐른다. 역기전력(emf)은 모터(26)가 회전 할 때 모터(26)의 입력단자에서 발생하는 전압을 의미하며, 일반적으로 모터(26)의 회전속도와 비례하는 특성을 보인다. 따라서 모터(26)의 역기전력(emf)은 아래의 [식 2]와 같다.
역기전력(emf) = k × 모터속도(rpm) + b ...... [식 2]
여기에서, k, b는 상수이다.
[식 2]로부터 모터(26)의 전압방정식은 [식 3]과 같이 구할 수 있다.
Duty(V) = emf + R I + L (di/dt) ...... [식 3]
여기에서, Duty : 인가전압, R : 모터의 권선저항, I : 모터 전류, L : 모터의 인덕턴스이다.
드럼(10) 가속 운전 중 (di/dt) ≒ 0이고, 모터(26) 전류는 부하의 크기에 비례하는 전압강하 성분이므로 [식 3]은 [식 4]와 같이 바꿀 수 있다.
듀티(Duty) = 역기전력(emf) + C load ...... [식 4]
여기에서, C는 상수이다.
포(12)가 없이 드럼(10) 자체가 갖는 부하를 L0, 포(12)에 의한 부하를 L이라고 하면,
전체 부하 load = L0 + L로 표현되며,
무부하 시 인가되는 듀티(Duty)를 [식 5]와 같이 표현할 수 있다.
듀티(무부하) = 역기전력 + C L0 = 역기전력 + C0 ...... [식 5]
임의 부하 시 인가되는 듀티(Duty)는 [식 6]과 같이 표현할 수 있다.
듀티(임의 부하) = 역기전력 + C (L0 + L) = 역기전력 + C0 + C1
= 듀티(무부하) + C1 ...... [식 6]
따라서, 무부하 듀티에 상수 값인 C1을 더하면, 임의의 부하에 대한 듀티(임의 부하)의 추정이 가능하다.
도 9는 드럼 내부에 균등 부하와 함께 언밸런스가 있는 경우를 나타낸 도면으로, 드럼(10) 내벽에 고무 부하(14)를 부착하고 드럼(10) 내벽의 일측에 400g의 고무 언밸런스(16)를 부착한 세탁기 등가 부하를 나타낸 것이다.
도 10은 도 9의 부하 및 언밸런스가 있는 경우, 포 감기 운전 중 듀티 파형을 나타낸 도면이다.
도 10은 임의의 부하에 대하여 C1을 추정하는 방법을 나타낸 것으로, N은 포 감기 시도횟수를 의미한다.
실제 듀티(N)은 도 9와 같이 부하와 언밸런스가 동시에 존재하는 임의 부하에 대하여 N번째 포 감기 시도에서의 듀티 궤적을 나타낸다. 언밸런스에 의해 속도 리플이 유발되고, 이를 제어하기 위해 듀티의 궤적 또한 속도 리플의 역상 형태로 나타난다.
다음 단계의 기준 듀티 다음단계의 기준듀티(N+1) = 현재 기준 듀티(N) + c
여기에서, a = 최소 값[실제 듀티(N) - 기준 듀티(N)], b = 최대 값[실제 듀티(N) - 기준 듀티(N)], c = (a+b)/2 이다.
무부하 시의 듀티 궤적, 즉 '듀티(무부하)'는 실험적으로 얻을 수 있으므로, 도 10의 N=0일 때, 기준 듀티의 초기 값[기준 듀티(0)]으로 이용된다.
그러나, 실제 포(12)가 드럼(10) 내부에 위치한 경우의 토크 및 듀티 파형은 이와 다르다.
실제 포(12)의 경우, 포 감기가 완료되기 전에는 도 11에 도시한 바와 같이 포(12)의 낙하운동에 의한 토크 리플이 존재하고, 포 감기가 완료된 후에는 도 1의 언밸런스 상태 또는 도 2의 밸런스 상태로 변하게 된다.
도 12는 도 6의 단계104의 포 감기과정에 의해 밸런스를 잡은 경우의 듀티 파형을 나타낸 도면이고, 도 13은 도 6의 단계104의 포 감기과정에 의해 밸런스를 잡지 못한 경우의 듀티 파형을 나타낸 도면이다.
도 12 및 도 13에서, 제1회전속도(rpm1)와 제2회전속도(rpm2) 사이의 제3회전속도(rpm3)는 드럼(10) 내벽에 포(12)가 달라붙기 시작하는 임계속도로, 통상 포 감기가 완료되는 지점이다.
따라서, 실제 포(12)가 부하인 경우, 드럼(10) 속도가 제3회전속도(rpm3)보다 작은 운전영역에서는 포(12)의 낙하운동이 존재하여, 균등 부하만 존재하는 경우보다 평균적인 부하 토크가 훨씬 크며, 토크 변동도 매우 크다. 따라서 이때의 듀티 파형은 도 12의 포 감기 전 영역에 나타낸 바와 같이, 기준 듀티보다 훨씬 크고 변동도 심한 형태로 나타난다.
드럼(10) 속도가 제3회전속도(rpm3)보다 커지면, 포(12)가 드럼(10) 내벽에 달라붙게 되어 모두 관성부하가 되므로, 평균적인 듀티는 기준 듀티와 일치하게 된다. 단, 포(12)가 균등하게 배분되었다면, 도 12의 포 감기 후 영역처럼, 듀티에 리플 성분이 거의 존재하지 않게 되지만, 포(12)가 불균등하게 배분되었다면, 도 13의 포 감기 후 영역처럼, 드럼(10) 회전 주파수와 동일한 주기의 듀티 리플이 존 재하게 된다.
따라서, [식 3]에 언밸런스 성분을 더하면 아래의 [식 7]이 된다.
Duty = emf + R (I LOAD + I Unb sinwt) ...... [식 7]
여기에서, I LOAD : 균등 부하에 의한 전류, I Unb : 언밸런스에 의한 전류 리플의 크기로 언밸런스 량이 비례하는 특성을 보인다.
[식 7]을 정리하면,
Duty = emf + R I LOAD + R I Unb sinwt = 기준 듀티(N) + R I Unb sinwt
R I Unb sinwt = Duty - 기준 듀티(N) ...... [식 8]이 된다.
따라서, Min[Duty - 기준 듀티(N)] = -R I Unb 으로 표현된다.
여기에서, R : 모터 상수이다.
I Unb 는 언밸런스에 비례하므로 결국 최소 값(실제 듀티 - 기준 듀티)은 언밸런스의 크기를 나타낸다.
이에 따라, 언밸런스 판단신호는 아래의 [식 9]로 표현 가능하다.
언밸런스 판단신호 = Min[실제 듀티(rpm) - 기준 듀티(rpm)] ..... [식 9]
상기의 동작을 통해 제어부(22)는 드럼(10) 속도가 제1회전속도(rpm1)에서 제2회전속도(rpm2)로 가속하는 포 감기를 하는 동안 언밸런스 판단신호를 생성하고(도 6의 106), 생성된 언밸런스 판단신호 값이 미리 정해진 언밸런스 제한값보다 작은가를 판단한다(108).
상기 단계108의 판단결과, 언밸런스 판단신호 값이 언밸런스 제한값보다 작을 경우 언밸런스 상태로 판단하고 상기 단계 104로 피드백하여 드럼(10) 속도를 제1회전속도(rpm1)로 운전하는 포 감기과정(②)을 도 5에 도시한 바와 같이 다시 진행한다.
도 14는 부하 및 언밸런스 가변 시 언밸런스 판단신호의 궤적을 나타낸 도면이다.
포 감기과정(②)에서 부하의 크기를 알 수 없으므로 언밸런스 량을 정확히 원하는 크기로 제한할 수는 없다. 그러나 도 14와 같이 언밸런스 판단신호 값을 무부하 기준으로 제한하고자 하는 언밸런스 수준에 상응하는 언밸런스 제한값으로 제한할 경우 부하에 비례하여 더 큰 언밸런스로 제한하는 효과를 얻을 수 있다.
예를 들어, 무부하 조건에서 언밸런스가 200g으로 제한되도록 언밸런스 제한값을 설정하면 소용량 부하에서는 250g으로, 중용량 부하에서는 350g으로, 대용량 부하에서는 450g으로 제한되는 특성을 보임을 알 수 있다.
상기 단계 108의 판단결과, 언밸런스 판단신호 값이 언밸런스 제한값보다 작지 않은 경우 밸런스 상태라고 판단하고 제어부(22)는 드럼(10)의 속도 변동 및 듀티 변화 등의 파라미터를 이용하여 언밸런스의 크기를 추정하거나 고속 탈수 전에 허용 가능한 언밸런스의 크기를 정하기 위한 기본 정보로서 포(12)의 무게를 활용하기 위해 포(12)의 무게를 추정하는 포량감지과정(③)을 도 5에 도시한 바와 같이 진행한다(110).
포량감지과정(③)의 진행 후, 제어부(22)는 추정한 무게정보와 속도 리플 또 는 듀티 변화 등의 제어변수를 활용하여 드럼(10) 내부 언밸런스의 크기를 추정하는 언밸런스 감지과정(④)을 도 5에 도시한 바와 같이 진행한다(112).
따라서, 제어부(22)는 상기 언밸런스 감지과정(④)에서 추정한 언밸런스 값이 허용값 이내인가를 판단하여(114), 추정한 언밸런스 값이 허용값 이내인 경우 드럼(10)을 고속으로 회전하여 포(12)에 함유된 수분을 원심력에 의해 외부로 배출하는 고속 탈수과정(⑤)을 도 5에 도시한 바와 같이 진행한다(116).
상기 단계 114의 판단결과, 추정한 언밸런스 값이 허용값보다 큰 경우 종래와 마찬가지로 최초의 포 풀기과정(①)으로 돌아가 언밸런스 저감제어절차를 반복한다.
그러나, 본 발명의 언밸런스 저감제어는 포 감기과정(②)에서 미리 포(12)의 밸런스를 균일하게 함으로써 언밸런스 감지과정(④)에서 추정한 언밸런스 값이 허용값 이내에 들어오게 되므로 최초의 포 풀기과정(①)으로 돌아가는 경우는 거의 발생하지 않게 된다.
도 15는 본 발명의 일실시예에 의한 세탁기의 포 감기과정 적용 예시도로서, 포 감기가 1회 재시도된 후 2번째에 성공하는 경우에 대한 드럼(10) 속도, 실제 듀티 및 기준 듀티의 파형을 나타내었다.
도 1은 세탁기의 드럼 내부 포의 언밸런스 상태를 나타낸 도면이다.
도 2는 세탁기의 드럼 내부 포의 밸런스 상태를 나타낸 도면이다.
도 3은 종래 포 감기과정에서 밸런스를 잡지 못한 경우의 속도-전류 파형을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 세탁기의 제어 구성도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 의한 세탁기의 언밸런스 저감제어절차를 나타낸 드럼 속도 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 의한 세탁기의 언밸런스 저감제어 동작 순서도이다.
도 7은 드럼 내부에 균등 부하만 있는 경우를 나타낸 도면이다.
도 8은 도 7의 균등 부하 조건에서 포 감기 운전 중 모터 전류 및 듀티 궤적을 나타낸 도면이다.
도 9는 드럼 내부에 균등 부하와 함께 언밸런스가 있는 경우를 나타낸 도면이다.
도 10은 도 9의 부하 및 언밸런스가 있는 경우, 포 감기 운전 중 듀티 파형을 나타낸 도면이다.
도 12는 실제 포가 있는 경우, 포 감기 운전 중 밸런스를 잡은 경우의 듀티 파형을 나타낸 도면이다.
도 13은 실제 포가 있는 경우, 포 감기 운전 중 밸런스를 잡지 못한 경우의 듀티 파형을 나타낸 도면이다.
도 14는 부하 및 언밸런스 가변 시 언밸런스 판단신호의 궤적을 나타낸 도면이다.
도 15는 본 발명의 일실시예에 의한 세탁기의 포 감기과정 적용 예시도이다.
*도면의 주요부분에 대한 부호 설명*
10 : 드럼 12 : 포
20 : 입력부 22 : 제어부
24 : 모터 구동부 26 : 모터
28 : 속도검출부 30 : 역기전력검출부

Claims (10)

  1. 포를 수용하는 드럼;
    상기 드럼을 회전시키는 모터;
    상기 드럼을 가속하는 동안 상기 모터에 인가되는 듀티 정보를 이용하여 상기 포의 언밸런스 상태를 판단하고, 그 판단결과에 따라 상기 드럼의 속도를 제어하는 제어부를 포함하되,
    상기 제어부는 고속 탈수 이전에 상기 드럼의 속도를 단계적으로 가속하여 상기 포의 밸런스를 유지하기 위한 포 감기 운전을 진행하는 세탁기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 듀티 정보는 상기 모터에 인가되는 전압에 비례하는 지령 값인 세탁기.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 포가 드럼 내벽에 달라붙지 않을 정도의 제1회전속도와;
    상기 포가 드럼 내벽에 달라붙을 정도의 상기 제1회전속도보다 큰 제2회전속도를 저장하고,
    상기 제1 및 제2회전속도 사이에 상기 포가 드럼 내벽에 달라붙기 시작하는 제3회전속도를 정하는 세탁기.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 드럼 속도를 제1회전속도에서 제2회전속도로 가속하는 구간에서 상기 제3회전속도를 넘는 순간 기준 듀티의 크기를 계산하는 세탁기.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제어부는,
    계산된 기준 듀티와 상기 모터에 인가되는 실제 듀티의 차를 구하고;
    상기 실제 듀티와 기준 듀티 차의 최소 값으로부터 언밸런스 판단신호를 생성하여 미리 정해진 언밸런스 제한값과 비교하며;
    상기 비교결과 상기 실제 듀티와 기준 듀티 차의 최소 값이 상기 언밸런스 제한값보다 작은 경우 상기 포의 언밸런스 상태로 판단하는 세탁기.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 실제 듀티와 기준 듀티 차의 최소 값은,
    상기 드럼을 가속하는 동안 발생하는 전류 리플의 크기에 비례하는 듀티 변 동 폭의 크기가 최소인 세탁기.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 포의 언밸런스 상태로 판단된 경우 상기 드럼 속도를 상기 제1회전속도에서부터 다시 가속하여 상기 포 감기 운전을 재수행하는 세탁기.
  9. 포를 수용하는 드럼과, 이 드럼을 회전시키는 모터를 갖추어 포의 불균형으로 인하여 발생하는 언밸런스를 저감하기 위한 세탁기의 제어방법에 있어서,
    고속 탈수 이전에 상기 드럼의 속도를 단계적으로 가속하여 상기 드럼 내벽에 포를 붙이는 포 감기를 수행하고;
    상기 포 감기를 하는 동안 상기 모터에 인가되는 듀티 정보를 이용하여 상기 포의 언밸런스 상태를 판단하고;
    상기 판단결과에 따라 상기 드럼의 속도를 제어하는 것을 포함하는 세탁기의 제어방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 포의 언밸런스 상태를 판단하는 것은,
    상기 드럼을 가속하는 동안 기준 듀티의 크기를 계산하여 상기 모터에 인가되는 실제 듀티와 상기 기준 듀티 차를 구하고;
    상기 실제 듀티와 기준 듀티 차의 최소 값으로부터 언밸런스 판단신호를 생 성하여 미리 정해진 언밸런스 제한값과 비교하며;
    상기 비교결과 상기 실제 듀티와 기준 듀티 차의 최소 값이 상기 언밸런스 제한값보다 작은 경우 상기 포의 언밸런스 상태로 판단하는 세탁기의 제어방법.
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