KR101157826B1 - 세탁기의 모터 제어장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 세탁 모터; 상기 세탁 모터의 속도를 측정하기 위한 속도센서; 및 상기 세탁 모터에 인가되는 모터 전력을 추정하기 위해 상기 속도센서를 통해 측정한 측정 속도와 목표 속도를 비교하고, 그 비교결과에 따라 상기 세탁 모터의 운전율을 조정하고, 조정한 모터의 운전율에 따라 상기 세탁 모터를 제어하는 제어부를 포함하며, 이에 따라 세탁 운전 또는 헹굼 운전에서 발생할 수 있는 모터와 인버터의 과열을 방지하면서도 기존과 같이 별도의 온도센서를 사용하지 않으므로 경제적 부담을 줄일 수 있다. 또한 본 발명은 모터 온도의 상승으로 인한 모터 운전이 중단되지 않도록 함으로써 세탁시간이 불필요하게 길어지는 것을 방지한다.

Description

세탁기의 모터 제어장치 및 방법{Apparatus And Method Of Controlling Motor In A Washing Machine}

도 1은 본 발명에 따른 세탁기의 모터 제어장치의 구성도이다.

도 2는 본 발명에 따라 모터 운전율을 제어하는 동작을 설명하기 위한 도면이다.

도 3은 본 발명에 따른 세탁기의 모터 제어방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

*도면의 주요 기능에 대한 부호의 설명*

30 : 인버터

40 : 모터

50 : 속도센서

60 : 제어부

본 발명은 세탁기의 모터 제어장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 모터 속도로부터 추정한 모터 전력에 따라 모터의 운전율을 조정할 수 있도록 한 세탁기의 모터 제어장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 세탁기는 펄세이터를 회전하거나 회전 터브를 회전하기 위한 세탁모터를 구비한다.

세탁모터는 통상적으로 고효율 및 고성능을 가진 브러쉬리스 직류모터(BLDC; Brushless Direct Current Motor)를 사용한다.

이러한 세탁 모터를 구동하기 위해 통상 인버터를 구비하고 있는데, 세탁 모터에 과부하가 발생하는 경우 세탁 모터 및 인버터가 이상 온도로 과열되는 현상이 발생한다.

기존 세탁기의 모터 제어장치는 모터에 설치한 온도 센서를 이용하여 세탁 모터의 온도를 감지하고, 감지한 모터 온도가 높아지면 다른 세탁패턴으로 바꾸어 모터를 구동하는 방식을 적용하였다. 그러나 온도센서를 사용하는 관계로 제조 원가가 상승하는 요인이 되었으며, 이에 대한 대책이요구되었다.

또한 온도센서를 통하여 감지한 온도가 높아지면 세탁 모터의 운전을 중단시키고 온도가 떨어져 안전 온도에 도달하면 세탁 모터의 구동을 재개하는 방식을 적용할 수 있으나 모터 운전을 멈추기 때문에 세탁 시간이 불필요하게 길어지는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 본 발명의 목적은 모터 속도로부터 추정한 모터 전력에 따라 모터 운전율을 조정함으로써 모터와 인버터에서 이상 고온으로 상승하는 현상을 방지할 수 있는 세탁기의 모터 제 어장치 및 방법을 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은,

세탁기의 모터 제어장치에 있어서, 세탁 모터; 상기 세탁 모터의 속도를 측정하기 위한 속도센서; 및 상기 세탁 모터에 인가되는 모터 전력을 추정하기 위해 상기 속도센서를 통해 측정한 측정 속도와 목표 속도를 비교하고, 그 비교결과에 따라 상기 세탁 모터의 운전율을 조정하고, 조정한 모터의 운전율에 따라 상기 세탁 모터를 제어하는 제어부를 포함한다.

상기 제어부는 상기 측정 속도와 목표 속도의 차를 평균하고, 평균한 값과 기준값을 비교하여 상기 모터 운전율을 조정한다.

세탁 코스를 설정하기 위한 입력부, 상기 입력부에 의해 설정된 세탁 코스에 대응하는 설정 운전율을 저장하는 저장부를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 모터 기동 시 상기 설정 운전율을 적용하고, 상기 설정 운전율의 온 시간 동안 상기 측정 속도와 목표 속도의 차를 평균한 값이 기준값보다 작으면 상기 설정 운전율보다 작게 조정한다.

상기 제어부는 해당 주기의 모터 운전율의 온 시간 동안 상기 측정 속도와 목표 속도의 차를 누적하고, 누적한 값을 평균한다.

상기 제어부는 상기 모터 운전율을 조정할 경우 다음 주기부터 조정된 모터 운전율을 적용한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은,

세탁 모터를 구비한 세탁기의 모터 제어방법에 있어서, 세탁 코스에 따라 상기 세탁 모터의 운전율을 설정하고, 설정된 운전율의 온 시간 동안 모터 속도를 측정하고, 상기 세탁 모터에 인가하는 모터 전력을 추정하기 위해 측정한 모터 속도와 목표 속도를 비교하고, 비교결과에 따라 상기 모터 운전율을 조정하며, 조정된 모터 운전율에 따라 모터를 제어한다.

상기 측정한 모터 속도와 목표 속도를 비교하는 동작은, 상기 모터 운전율의 온 시간 동안 상기 측정한 모터 속도와 목표 속도의 차를 평균하고, 평균한 값과 기준값을 비교하며, 상기 평균한 값이 기준값보다 크면 상기 세탁코스에 따라 적용하는 설정 운전율을 낮게 조정하는 것을 포함한다.

상기 모터 운전율을 조정하는 경우, 상기 설정 운전율과 상기 평균한 값과 상기 기준값에 의해 조정한다.

상기 세탁 코스는 세탁 모터를 모터 온과 모터 정지를 반복하는 세탁 행정 또는 행정이다.

상기 모터 운전율을 주기적으로 적용하고, 해당 주기의 모터 측정 속도와 목표 속도의 차에 따라 모터 운전율을 조정할 필요가 있는 것으로 판단되면, 다음 주기부터 조정된 모터 운전율을 적용한다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 세탁기의 모터 제어장치는 인버터 방식으로 구동하는 세탁 모터를 대상으로 한다. 그러나 이에 한정하지 않으며, 세탁을 위해 회전 터브를 회 전하거나 펄세이터를 구동하기 위한 동력을 발생하는 모터를 적용할 수 있음은 물론이다.

세탁 모터에 과부하가 걸리면 세탁 모터 뿐 아니라 세탁 모터를 구동하기 위한 스위칭 소자를 포함하는 인버터에서 이상 온도로 높아진다.

세탁 모터의 온도 상승은 모터 운전율과 모터에 인가하는 모터 전력에 관계하는데, 모터 전력은 목표 속도와 모터 속도의 차와 함수 관계를 가진다.

이에 착안하여, 본 실시 예에서는 모터 속도로부터 모터 전력을 추정하고 이 모터 전력이 적정 범위 내에 있도록 세탁 코스에 따라 설정되는 설정 운전율을 조정함으로써 모터에 과부하가 걸리지 않고 이에 따라 모터 온도와 인버터 온도가 과도하게 높아지지 않도록 한다.

본 발명에 따른 세탁기의 모터 제어장치는, 도 1의 도시와 같이, 모터(40)에 구동 전원을 공급하기 위한 인버터(30)를 구비한다. 인버터(30)는 컨버터(20)를 통하여 전원부(10)에 연결하고, 인버터구동부(70)를 통하여 제어부(80)에 연결한다. 컨버터(20)는 전원부로부터 입력되는 상용 교류전원을 직류로 변환하여 인버터에 출력하고, 인버터는 스위칭 소자로 이루어지고 인버터 구동부에 의해 스위칭 동작이 이루어져서 컨버터로부터 입력받은 직류 전원을 교류 전원으로 바꾸어 모터(40)에 인가한다. 이에 따라 모터(40)는 소정 속도로 구동한다.

속도센서(50)는 구동하는 모터의 속도를 감지하고, 감지한 모터 속도에 상응하는 모터 속도 신호를 제어부(60)에 제공한다. 속도 센서는 홀센서로 구현한다.

제어부(60)는 속도 센서(50)로부터의 모터 속도 신호에 따라 모터 속도를 인 식하고, 모터 속도가 목표 속도에 도달하도록 하기 위한 모터 제어신호를 인버터구동부(70)로 출력한다. 이에 따라 인버터 구동부(70)는 모터 제어신호에 따라 인버터의 스위칭소자를 구동하기 위한 구동신호를 출력한다.

사용자는 입력부(90)를 이용하여 소망하는 세탁 코스를 설정 입력한다.

입력부(60)를 통한 세탁코스의 설정에 응답하여 제어부(60)는 모터를 구동하는데, 이 때 저장부(80)에서 설정 운전율에 대한 정보를 입력받아, 설정 운전율에 따라 모터를 기동한다. 여기서 설정 운전율은 세탁 행정과 헹굼 행정에서 적용하는 모터 온 시간과 모터 오프 시간의 비율에 의하여 결정되는 것으로, 사용자에 의해 설정하는 세탁코스의 설정에 따라 설정 운전율이 설정된다.

저장부(80)에는 세탁 코스에 대응하는 설정 운전율 등과 같이 모터 구동을 위한 정보들을 저장한다.

세탁물의 흡수 특성과 세탁물의 양에 따라 모터에 과부하가 발생하며, 이러한 모터의 과부하를 방치하면 모터 코일에서 열이 발생하여 모터 온도가 상승하고 인버터의 스위칭 소자에서도 열이 과다 발생하게 된다. 이러한 모터 온도와 인버터 온도를 직접 감지하는 온도센서를 구비하는 경우 경제적 부담이 커지기 때문에 본 발명에서는 온도 센서를 구비하지 않고 모터 온도와 인버터 온도와 함수 관계가 있는 모터 전력을 제어부(60)에서 추정하고, 이 추정 모터 전력에 따라 모터 운전율을 조정함으로써 모터 온도와 인버터 온도의 과열을 방지한다.

도 2의 도시와 같이, 모터 기동 시 세탁 코스에 따라 설정된 설정 운전율에 따라 모터를 운전한다. 즉, 설정 운전율에 따른 모터 온 시간(ta1)과 모터 오프 시 간(tb1)의 비율로 모터의 작동과 정지를 교대로 수행한다. 모터 구동 시 임의 주기(Pn)에서 추정한 모터 전력이 커서 모터와 인버터의 과열이 예측되는 상황이면 설정 운전율을 낮춘 조정 운전율을 계산하고, 다음 주기(Pn+1)부터 짧아진 온시간(tan+1)이 적용된 조정 운전율에 따라 모터를 구동한다. 이후 모터 구동에서도 전술한 동작과 같이 모터 전력을 추정하고 추정 모터 전력에 따라 모터 운전율을 조정하는 동작을 계속 이루어진다.

제어부(60)는 모터 속도로부터 모터 전력을 추정하고 모터 운전율을 조정하는 동작과 관련하여 도 3에 따라 설명한다.

사용자에 의해 입력부(90)를 통해 세탁 코스를 설정한다(101). 제어부(60)는 세탁 코스에 대응하는 설정 운전율을 저장부(80)에서 제공받아 인버터 구동부(70)를 제어하여 설정 운전율에 따라 모터를 구동한다(103). 이에 따라 세탁과 헹굼 행정에서 모터는 설정 운전율에 따라 온 시간 동안 구동하고 오프 시간 동안 정지하는 동작을 교대로 수행한다.

모터를 구동하는 동안, 제어부(60)는 모터 온 상태인가 판단하고(105), 모터 온 상태이면 속도 센서(50)의 모터 속도 신호에 따라 모터 속도를 계산한다(107). 이어 제어부(70)는 세탁코스에 따라 설정한 목표속도와 계산하여 얻는 측정속도의 차(이하, 듀티(duty)라 한다.)를 계산하고(109), 계산한 듀티를 저장부(80)에 누적한다(111). 제어부(60)는 모터 온 종료 시점인가 판단하고(113), 그 판단 결과 모터 온 상태의 종료 시점이 아니면 모터를 계속 구동하기 위한 동작 105로 진행한다.

동작 113의 판단결과 모터 온 종료 시점이면 모터를 오프하고(115), 모터 온 시간 동안 누적한 듀티를 산술 평균하여 평균 듀티를 계산한다(117). 제어부(60)는 평균 듀티가 미리 설정한 기준 듀티보다 큰지를 판단하고(119), 그 판단 결과 평균 듀티가 기준 듀티보다 크면 모터 및 인버터의 과열을 방지하기 위해 조정 운전율을 계산한다(121). 여기서 조정 운전율은 설정운전율과 기준 듀티에 대한 평균 듀티의 비율에 따라 다음과 같이 구한다.

조정 운전율 = (설정운전율)*(기준 듀티/평균 듀티)

설정 운전율 = (설정 온 시간)*100/(설정 온 시간+오프시간)

이어 제어부(60)는 조정 운전율에 따른 조정 온 시간과 오프 시간을 계산한다(123). 여기서 조정 온 시간과 조정 오프 시간은 다음과 같이 구한다.

조정 온 시간 = 조정 운전율*(설정 온 시간+오프 시간)/100

조정 오프 시간 = 조정 온 시간*(100-조정 운전율)/조정 운전율

이어, 제어부(60)는 세탁 또는 헹굼 행정의 운전을 끝내는 것인지 판단하고(125), 그 판단 결과 세탁 또는 헹굼 행정의 운전을 계속하는 경우 동작 105로 진행하고, 이때 모터 오프 상태이면 동작 127에서 모터 오프 종료 시점인지 판단한다(127). 모터 오프 종료 시점이 아니면 계속 모터 오프 상태를 대기하기 위해 동작 105로 돌아간다.

동작 127의 판단 결과 모터 오프 종료 시점이 다음 주기에서의 모터 온하게 되는데 이때는 동작 123에서 계산된 조정 온 시간과 조정 오프 시간에 따라 모터 운전율을 적용하며 동작 105로 진행하여 조정된 모터 운전율에 따라 평균 듀티를 구하여 기준 듀티와 비교하는 전술한 과정을 반복하게 된다.

동작 125에서 세탁 또는 헹굼 행정의 운전을 정지하는 경우 모터로의 전원 공급을 차단하여 모터를 정지한다.

이상과 같이 본 발명에 따르면, 모터 속도에 따라 모터에 인가하는 모터 속도를 추정하고 그 모터 전력이 크면 모터 운전율을 낮게 조정함으로써 세탁 운전 또는 헹굼 운전에서 발생할 수 있는 모터와 인버터의 과열을 방지할 수 있으며, 더욱이 기존과 같이 별도의 온도센서를 사용하지 않고 구현할 수 있어서 경제적 부담을 줄일 수 있다. 또한 본 발명은 모터 온도의 상승으로 인한 모터 운전이 중단되지 않도록 함으로써 세탁시간이 불필요하게 길어지는 것을 방지한다.

Claims (10)

1. 모터의 온시간 동안 누적한 듀티를 산술 평균하여 평균듀티를 계산하고,

   상기 평균듀티를 기준듀티와 비교하며,

   상기 평균듀티가 기준듀티보다 크면 상기 모터의 설정운전율과 상기 모터의 평균듀티에 대한 기준듀티의 비율에 따라 상기 모터의 조정 운전율을 계산하고, 상기 조정 운전율에 따라 조정 온 시간 및 조정 오프 시간을 계산하여 상기 모터의 온 시간 및 오프 시간의 비율을 조정함으로써 상기 모터의 운전율을 조정하는 세탁기의 제어방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 평균 듀티를 계산하는 것은,

   상기 모터의 온시간 동안 누적한 듀티를 산술 평균하여 상기 평균듀티를 계산하는 것인 세탁기의 제어방법.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 설정운전율은 상기 모터의 설정 온시간에 설정 오프시간을 합한 시간에 대한 상기 모터의 설정 온시간의 비율인 것인 세탁기의 제어방법.
4. 삭제
5. 모터;

   상기 모터의 온 시간 동안 누적한 듀티를 산술 평균하여 상기 모터에 인가되는 평균듀티를 계산하고, 상기 평균듀티가 기준듀티 이상이면 상기 모터의 운전율을 조정하는 제어부;를 포함하며,

   상기 제어부는 상기 모터의 설정운전율과 상기 모터의 평균듀티에 대한 기준듀티의 비율에 따라 상기 모터의 조정 운전율을 계산하고, 상기 조정 운전율에 따라 조정 온 시간 및 조정 오프 시간을 계산하여 상기 모터의 온 시간 및 오프 시간의 비율을 조정함으로써 상기 모터의 운전율을 조정하는 것인 세탁기.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 제어부는 상기 모터의 온시간 동안 누적한 듀티를 산술 평균하여 상기 평균듀티를 계산하는 것인 세탁기.
7. 제 5 항에 있어서,

   상기 설정운전율은 상기 모터의 설정 온시간에 설정 오프시간을 합한 시간에 대한 상기 모터의 설정 온시간의 비율인 것인 세탁기.
8. 삭제
9. 삭제
10. 삭제

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