KR101800643B1

KR101800643B1 - 세탁물 처리기기 및 그 제어방법

Info

Publication number: KR101800643B1
Application number: KR1020130137874A
Authority: KR
Inventors: 이훈봉; 송하민; 김경훈
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2013-11-13
Filing date: 2013-11-13
Publication date: 2017-11-23
Also published as: KR20150055466A

Abstract

본 발명의 세탁물 처리기기의 제어방법은, 회전 가능하게 구비되어 포를 수용하는 드럼과, 상기 드럼을 회전시키는 모터를 포함하는 세탁물 처리기기의 제어방법에 있어서, 상기 드럼을 제 1 속도로 가속시키는 가속단계; 상기 드럼이 상기 제 1 속도로 가속되는 중에 상기 모터에 인가되는 전류를 감지하는 전류감지단계; 상기 드럼을 제동시키는 제동단계; 및 상기 드럼이 제동되는 중에 상기 모터의 역기전력의 변화에 상응하는 역기전력 특성치를 감지하는 역기전력 특성치 감지단계를 포함한다.

Description

세탁물 처리기기 및 그 제어방법{LAUNDRY TREATING APPARATUS AND CONTROL METHOD OF THE SAME}

본 발명은 세탁물 처리기기 및 그 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로 세탁물 처리기기는 세탁물 또는 포에 물리적, 화학적 작용을 가하여 처리를 하는 장치로, 세탁물에 뭍은 오염을 제거하는 세탁기, 세탁물이 담긴 드럼을 고속으로 회전시켜 탈수시키는 탈수기, 드럼 내로 냉풍 또는 열풍을 가하여 젖은 세탁물을 건조시키는 건조기 등을 통칭한다.

이러한 세탁물 처리기기는 세탁, 헹굼, 탈수, 건조 등의 운전을 수행하기 전에 드럼 내에 투입된 포의 양(이하, 포량이라고 함.)을 감지하고, 감지된 포량에 따라 급수량, 운전코스, 운전시간 등이 설정된다.

포량 감지는 포량에 따라 모터에 걸리는 부하가 달라지고, 그에따라 드럼을 회전시키기 위해 모터에 인가되는 전류값이 달라지는 원리를 이용한다. 종래에는 드럼의 가속과 정지를 여러 차례 반복시키면서, 드럼이 가속되는 매 구간에서 모터에 인가되는 전류를 측정하고, 이렇게 측정된 값들을 바탕으로 포량을 결정하였다. 그런데, 이러한 방식은, 모터에 걸리는 부하가 포량 뿐만 아니라, 드럼 내에서의 포의 상태에 따라서도 영향을 받기 때문에, 매 감지된 전류값들이 산포를 갖고, 그 결과 포량값의 정확도가 떨어지는 문제가 있었다. 따라서, 산포에 따른 포량값의 편차를 보정하기 위한 특성치를 검출하는 과정을 수행하였으나, 통상 이러한 과정은 포의 균일한 분산을 위해 드럼을 일정한 시간동안 정속으로 회전시키거나, 포의 재배치를 위해 드럼의 가속과 정지를 반복하는 등의 추가적인 구동을 필요로 하기 때문에, 포량이 결정될때까지 걸리는 시간이 길어지고, 그 결과 세탁물 처리에 소요되는 전체 시간이 길어지는 문제가 있었다.

본 발명이 해결하려고 하는 과제는 포량 감지 시간을 단축하고, 구해진 포량값의 산포를 줄인 세탁물 처리기기 및 세탁물 처리기기의 제어방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 세탁물 처리기기의 제어방법은 회전 가능하게 구비되어 포를 수용하는 드럼과, 상기 드럼을 회전시키는 모터를 포함하는 세탁물 처리기기의 제어방법에 있어서, 상기 드럼을 제 1 속도로 가속시키는 가속단계; 상기 드럼이 상기 제 1 속도로 가속되는 중에 상기 모터에 인가되는 전류를 감지하는 전류감지단계; 상기 드럼을 제동시키는 제동단계; 및 상기 드럼이 제동되는 중에 상기 모터의 역기전력의 변화에 상응하는 역기전력 특성치를 감지하는 역기전력 특성치 감지단계를 포함한다.

본 발명의 세탁물 처리기기는, 회전 가능하게 구비되어 포를 수용하는 드럼; 상기 드럼을 회전시키는 모터; 상기 드럼이 제 1 속도로 가속되었다가 제동되도록 상기 모터를 제어하는 모터 제어부; 상기 모터가 상기 제 1 속도로 가속되는 중에 상기 모터에 인가되는 전류를 감지하는 전류 감지부; 및 상기 드럼이 제동되도록 상기 모터가 제어되는 중에 상기 모터의 역기전력 변화에 상응하는 역기전력 특성치를 감지하는 역기전력 감지부를 포함한다.

본 발명의 세탁물 처리기기 및 세탁물 처리기기의 제어방법은 포량감지 시간을 단축할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 세탁물 처리기기 및 세탁물 처리기기의 제어방법은 산포를 줄여, 보다 정확한 포량값을 구할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 세탁물 처리기기의 단면도이다.
도 2는 도 1의 세탁물 처리기기의 주요 구성간의 제어관계를 도시한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 세탁물 처리기기의 제어방법을 도시한 순서도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어방법에 따라 세탁물 처리기기를 운전할 시, 시간에 따른 드럼의 회전속도를 도시한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 세탁물 처리기기의 제어방법에서 전류감지구간을 설명하기 위한 것이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 세탁물 처리기기의 제어방법을 도시한 순서도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 제어방법에 따라 세탁물 처리기기를 운전할 시, 시간에 따른 드럼의 회전속도를 도시한 그래프이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 세탁물 처리기기의 제어방법에서 전류감지구간을 설명하기 위한 것이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 세탁물 처리기기의 단면도이다. 도 2는 도 1의 세탁물 처리기기의 주요 구성간의 제어관계를 도시한 블록도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 세탁기(100)는 포 투입구가 형성된 케이싱(111)과, 상기 포 투입구를 개폐하는 도어(112)와, 케이싱(111) 내에 배치되는 터브(122)와, 상기 포 투입구를 통해 투입된 포를 수용하며 터브(122) 내에서 회전 가능하게 구비되는 드럼(124)과, 드럼(124)를 회전시키는 모터(113)와, 세제가 수용되는 세제박스(133)와, 컨트롤 패널(114)을 포함한다.

캐비닛(111)에는 포 출입구의 개폐가 가능하도록 도어(112)가 회전 가능하게 결합된다. 캐비닛(111)에는 컨트롤 패널(114)이 구비된다. 캐비닛(111)에는 세제박스(133)가 인출 가능하게 구비된다.

터브(122)는 캐비닛(111) 내부에 스프링(115) 및 댐퍼(117)에 의하여 완충 가능하게 배치된다. 터브(122)는 세탁수를 수용한다. 터브(122)는 드럼(124)의 외부에서 드럼(124)를 감싸며 배치된다.

모터(113)는 드럼(124)을 회전시키기 위한 회전력을 발생한다. 모터(113)는 정방향 또는 상기 정방향과 반대인 역방향으로 회전이 가능하며, 드럼(124)을 다양한 속도 또는 방향으로 회전시킬 수 있다.

드럼(124)은 포가 수용되어 회전한다. 드럼(124)은 터브(122) 내부에 배치된다. 드럼(124)은 회전 가능한 원통 형상으로 형성된다. 드럼(124)은 세탁수가 통과되도록 복수의 통공이 형성된다. 드럼(124)은 모터(113)의 회전력을 전달받아 회전한다.

개스킷(128)은 터브(122)와 캐비닛(111) 사이를 밀봉한다. 개스킷(128)은 터브(122)의 입구와 포 투입구 사이에 배치된다. 개스킷(128)은 드럼(124)의 회전시 도어(112)로 전달되는 충격을 완화하는 동시에 터브(122) 내의 세탁수가 외부로 누설되는 것을 방지한다. 개스킷(128)에는 드럼(124) 내로 세탁수를 유입하는 순환노즐(127)이 구비될 수 있다.

세제박스(133)는 세탁 세제, 섬유 유연제 또는 표백제 등의 세제가 수용된다. 세제박스(133)는 캐비닛(111)의 전면에 인출 가능하게 구비되는 것이 바람직하다. 세제박스(133) 내의 세제는 세탁수 공급시 세탁수와 혼합되어 터브(122) 내로 유입된다.

캐비닛(111) 내부에는 외부 수원으로부터 세탁수의 유입을 조절하는 급수 밸브(131)와, 급수 밸브(131)에 의해 유입된 세탁수가 세제박스(133)로 흐르는 급수 유로(132)와, 세제박스(133)에서 세제가 혼합된 세탁수를 터브(122) 내로 유입하는 급수관(134)이 구비되는 것이 바람직하다.

캐비닛(111) 내부에는 터브(122) 내의 세탁수가 유출되는 배수관(135)과, 터브 내의 세탁수를 유출시키는 펌프(136)와, 세탁수를 순환시키는 순환 유로(137)와, 세탁수를 드럼(124) 내로 유입하는 순환노즐(127)과, 세탁수가 외부로 배수되는 배수 유로(138)가 구비되는 것이 바람직하다. 실시예에 따라 펌프(136)는 순환 펌프와 배수 펌프로 구비되어 각각 순환 유로(137)와 배수 유로(138)로 연결될 수 있다.

모터(113)는 코일이 권선된 고정자 또는 스테이터(stator, 113a)와, 코일과 전자기적 상호작용을 발생시켜 회전하는 회전자 또는 로터(rotor, 113b)와, 회전자(113b)의 위치를 감지하는 홀 소자(hall element, 113c)를 포함할 수 있다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 세탁물 처리기기는 모터 제어부(230)와, PWM 연산부(240)와, 인버터(250)와, 전류 감지부(260)를 포함할 수 있다.

모터 제어부(230)는 모터(113)에 입력되는 전원을 제어한다. 모터 제어부(230)는 위치 검출부(231)와, 속도 제어부(233)와, 전류 제어부(235)와, 좌표 변환부(237)를 포함할 수 있다.

모터(113)는 회전자(113b)의 위치를 검출하기 위한 홀 소자(113c)를 포함할 수 있다. 상기 홀 소자는 N형 반도체를 포함하며, 홀 효과(hall effect)를 이용하여 자기장의 세기를 측정할 수 있다. 예를들어, 홀 소자에 전류 Ih가 흐르고 있고, 그 전류와 수직 방향으로 자속 B가 소자 표면에 인가되면, 전류 Ih와 자속 B에 수직방향으로 자속(B)의 크기에 비례한 전압 Vh가 발생한다. 홀 소자는 이러한 출력전압(Vh)으로부터 자극 N, S의 종류와 크기를 알 수 있으므로, 특히, PMSM(Permanent Magnet Synchronous Motor) 또는 BLDC 모터(Brushless DC electric motor)에서 영구자석인 회전자의 위치를 검출할 수 있다. 또한, 홀 소자(113c)는 자속(B)의 크기에 비례한 전압(Vh)을 출력하므로 이로부터 자속을 발생시키는 전류의 크기를 알 수 있기 때문에 전류 센서로도 사용될 수 있다.

위치 검출부(231)는 홀 소자(113c)에 의하여 감지된 회전자(113b)의 위치를 바탕으로 드럼(124)의 위치를 검출한다. 또한, 위치 검출부(231)는 검출된 회전자(113b) 또는 드럼(124)의 위치를 바탕으로 드럼(124)의 회전속도를 검출하는 것도 가능하다. 실시예에 따라, 위치 검출부(231)는 전류 감지부(260)가 감지한 전류를 통하여 모터(113)의 회전속도를 검출할 수 있다.

홀 소자(113c)를 통해 검출되는 회전자(113b)의 위치, 즉 드럼(124)의 회전각도(θ)의 최소단위는 회전자(113b)에 구비된 고정자석의 개수에 따라 달라질 수 있으며, 본 실시예에서는 15도가 최소단위이나, 반드시 이에 한정될 필요는 없다.

속도 제어부(233)는 위치 검출부(231)에서 검출된 회전자(113b)의 회전속도를 비례-적분(PI) 제어하여 회전속도(ω)가 지령속도(ω*)를 추종하도록 지령전류값을 출력한다. 자속방향에 평행한 d축과, 상기 d축과 직교하는 q축을 갖는 d-q축 회전좌표계를 정의하면, 속도 제어부(233)에 의해 출력된 지령전류는 d축 지령전류값(Id*)과, q축 지령진류값(Iq*)의 벡터 합으로 표시될 수 있다.

전류 제어부(235)는 전류 감지부(260)가 감지한 현재전류값(Id, Iq)이 지령전류값(Id*, Iq*)을 추종하도록, 비례-적분(PI) 제어하여 d축 지령전압값(Vd*)과 q축 지령전압값(Vq*)을 각각 발생시킨다.

좌표 변환부(237)는 d-q축 회전좌표계와 uvw 고정좌표계를 서로 변환한다. 좌표 변환부(237)는 d-q축 회전좌표계로 입력되는 지령전압값(Vd*/Vq*)을 3상 지령전압값으로 변환한다. 또한, 좌표 변환부(237)는 후술할 전류 감지부(260)가 감지한 고정좌표계의 현재전류를 d-q축 회전좌표계로 변환한다. 상기 회전좌표계는 회전자(113b)의 속도에 동기하여 회전되는 회전자 좌표계(Rotor Reference Frame)일 수 있으며, 이 경우, 좌표 변환부(237)는 후술할 위치 검출부(231)가 검출한 드럼(124)의 위치(θ)를 바탕으로 좌표를 변환할 수 있다.

PWM(Pulse Width Modulation; 펄스 폭 변조) 연산부(240)는 모터 제어부(230)로부터 출력되는 uvw 고정좌표계의 신호를 입력 받아 PWM 신호를 발생시킨다.

인버터(inverter, 250)는 일정 또는 가변 직류 전원으로부터 가변 전압, 가변 주파수의 교류 전원을 발생시키는 변환 장치이다. 인버터(250)는 PWM 연산부(240)로부터 PWM 신호를 입력 받아 모터(113)로 입력되는 전원을 직접 제어한다. 인버터(250)는 교류 출력 전원의 주파수 뿐만 아니라 출력되는 전압의 크기도 제어할 수 있다. 실시예에 따라, PWM 연산부(240)는 인버터(250)에 포함될 수 있으며, 이러한 인버터를 통상 PWM 인버터라고 한다.

PWM 연산부(240)는 인버터(250)를 통해 지령전압값(Vd*, Vq*)과 동일한 크기(Volt-Second Average) 및 주파수를 갖는 기본파 전압이 발생될 수 있도록, 각 상 스위치의 온/오프 구동 펄스(Gating Pulse)를 생성한다. 이 과정에서 부가적으로 불필요한 고조파나 스위칭 손실 등을 최소화하도록 스위칭 패턴(Pattern)이 결정될 수 있으며, 이를 위한 PWM 기법으로는 최적 전압 변조 방식(Optimal/Programmed PWM), 삼각파 비교 전압 변조 방식(Carrier Based PWM), 공간 벡터 전압 변조 방식(Space Vector PWM) 등이 잘 알려져 있다.

세탁물 처리기기는 컨트롤 패널(114)을 통해 설정된 바에 따라 세탁, 헹굼, 탈수, 건조 등의 운전을 실시하는데, 드럼(124) 내에 투입된 포의 양(이하, 포량이라고 함.)에 따라 급수량, 드럼(124)의 회전속도, 회전패턴, 운전시간 등의 세부적인 변수들이 설정되어 포량에 최적화된 운전을 실시한다. 이러한 세탁물 처리기기는 상기 각 운전들을 실시하기 전에 포량을 감지하는 단계를 수행한다. 이하에서, 설명하는 실시예들은 포량이 감지되는 단계들을 설명하는 것으로, 실시예들은 세탁, 헹굼, 탈수, 건조 등의 어느 행정이 실시되기 전에 포량을 감지하는 것은 물론이고, 상기 행정의 진행 중에 실시되는 것도 가능하다. 또한, 각 단계들은 드럼(124) 내로 급수가 이루어지기 전의 건포량을 감지하는 경우뿐만 아니라 드럼(124) 내로 급수가 이루어진 이후의 습포량을 감지하는 경우에도 적용될 수 있다.

포량 감지부(239)는 모터(113)에 인가되는 전류값과, 모터(113)의 역기전력(counter electromotive force)을 바탕으로 포량을 결정할 수 있다. 이때의 전류값은 전류 감지부(260)에 의해 감지된 현재전류(Id, Iq)일 수 있고, 역기전력은 역기전력 감지부(270)에 의해 감지될 수 있다. 실시예에 따라, 포량 감지부(239)는 역기전력 감지부(270)와 하나의 모듈을 구성할 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 세탁물 처리기기의 제어방법을 도시한 순서도이다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어방법에 따라 세탁물 처리기기를 운전할 시, 시간에 따른 드럼의 회전속도를 도시한 그래프이다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 세탁물 처리기기의 제어방법에서 전류감지구간을 설명하기 위한 것이다. 이하, 도 3 내지 도 5를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 세탁물 처리기기의 제어방법을 설명한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 세탁물 처리기기의 제어방법은, 기 설정된 횟수만큼 드럼(124)의 가속과 제동을 반복하며, 드럼(124)의 가속이 이루어지는 매 가속구간에서 검출된 모터(113)에 인가되는 전류값과, 드럼(124)의 제동이 이루어지는 매 제동구간에서 검출된 모터(113)의 역기전력을 바탕으로 포량을 결정한다. 이하, 드럼(124)을 가속시켰다가 제동시키는 것을 '포량감지운전'이라고 한다. 본 실시예에서 포량감지운전은 6회 반복되는 것을 예로 드나, 반드시 이에 한정될 필요는 없다.

위치정렬구간([t1, t2])에서는 드럼(124)의 위치가 정렬된다(A1, 위치정렬단계). 회전자(113b)가 정위치 될 수 있도록 고정자(113a)의 착자가 이루어 질 수 있으며, 이때, 전류 제어부(235)를 통해서는 주로 d축 전류가 출력될 수 있다. 이러한 과정에서 모터(113)의 저항과, 전압정보의 오차가 검출될 수 있다. 드럼(124)의 위치 정렬은 매 포량감지운전들 사이에 실시될 수 있다.

정렬이 이루어진 위치로부터 드럼(124)이 가속된다(A2, [t2, t5]). 속도 제어부(233)로 입력되는 지령속도(ω*)는 제 1 속도(ω1)이며, 드럼(124)의 회전속도(ω)가 제 1 속도(ω1)를 추종하며 상승된다(가속단계). 제 1 속도(ω1)는 드럼(124) 내의 포의 상태가 변화될 수 있는 속도로, 드럼(124) 내에 수용된 포의 적어도 일부가 유동될 수 있는 것이 바람직하며, 예를들어 46rpm으로 설정될 수 있다.

드럼(124)은 반드시 지령속도인 ω1에 이를때까지 가속되어야 하는 것은 아니다. 즉, 도 4에는 가속단계(A2)에서 드럼(124)이 최종적으로 지령속도(ω1)에 도달하고, 이후 제동이 이루어지는 것을 도시하고 있으나, 이는 어디까지나 예시적인 것에 불과하며, 가속단계(A2)에서는 드럼(124)이 소정의 지령속도를 추종하며 가속되면 족하다. 각 가속단계에서의 지령속도는 동일한 값을 갖는 것이 바람직하다.

동일한 지령속도(ω*)가 요청되었을 시, 현재속도(ω)가 상기 지령속도를 추종하기 위해서는, 포량 또는 부하에 따라 모터(113)에 의해 발생되는 토크값이 달라야 한다. 전류 측면에서는 모터(113)에 인가되는 전류값이 달라야 한다. 따라서, 모터(113)에 인가되는 전류값 또는 상기 전류값을 추종하여 변화가 감지되는 지표들은 포량을 반영할 수 있다.

포량은 드럼(124)의 회전이 이루어지는 임의의 구간에서 검출된 전류값을 바탕으로 결정될 수 있으나, 바람직하게는 드럼(124)의 회전에 의해 포가 들어 올려지는 구간에서 검출된 모터(113)에 인가되는 전류값을 바탕으로 결정될 수 있다. 이러한, 포량의 결정은 포량 감지부(239)에서 이루어질 수 있다.

모터(113)에 인가되는 전류값은 인버터(250)에서 출력되는 현재전류값으로, 전류 감지부(260)에 의해 감지될 수 있다. 현재전류값은 d-q축 회전좌표계상의 d축 현재전류값(Id)과 q축 현재전류값(Iq)으로 표시될 수 있으며, 이들 중 회전자(113b)의 회전을 위한 토크를 발생하는 성분은 주로 q축 전류 성분이므로, 포량은 q축 현재전류값(Iq)을 바탕으로 결정되는 것이 바람직하다.

또한, 포량을 결정하는데 필요한 현재전류값은 정지 상태의 드럼(124)을 회전시키기 위해 모터(113)에 전류가 인가되는 시점부터 감지된 값을 사용할 수도 있으나, 고정자(113a)에 착자가 이루어지는 정도와, 드럼(124) 내 포의 배치 상태 등의 여러 요인에 의해 드럼(124)의 회전 초기에 감지된 현재전류값은 포량을 정확하게 반영하지 못한다. 따라서, 정지상태로부터 드럼(124)이 어느 정도 회전된 이후에 감지된 현재전류값을 바탕으로 포량을 결정하는 것이 바람직하다. 이러한 측면에서, 드럼(124)의 가속이 이루어지는 중에, 드럼(124)의 위치가 제 1 회전각도(θ1)로부터 제 2 회전각도 (θ2)로 변화하는 구간([t3(θ1), t4(θ2)])에서 현재전류(Id/Iq)가 측정된다(A3, 전류감지단계). 전술한 바와 같이, 바람직하게는, 포량은 측정된 현재전류값들 중 q축 현재전류값(Iq)을 바탕으로 결정될 수 있다.

도 5에는 모터(113)의 구동에 따른 드럼(124)의 위치변화 즉, 제 1 회전각도(θ1)로부터 제 2 회전각도 (θ2)로의 변화가 도시되어 있다. P는 정지 상태에서 위치가 정렬된 드럼(124)의 최저점을 도시한 것으로 이하 기준점이라고 한다. 도 5는 드럼(124)이 정지상태에서 시계방향으로 회전됨에 따라 기준점이 회전각도 θ1과 θ2 사이까지 상승된 상태를 도시한 것이다. H는 드럼(124)의 중심(C)을 지나는 수평선, V는 드럼(124)이 정지된 상태에서 기준점이 위치되는 수직선을 표시한 것이다. 이하, 전류감지구간은 제 1 회전 각도(θ1)로부터 제 2 회전 각도(θ2)에 이르는 구간으로 정의한다.

포량 감지부(239)는, 아래의 식 1과 같이, 전류감지구간에서 감지된 현재전류값(Iq)을 적분한 전류 적분값(Iint)을 구할 수 있다.

[식 1]

이러한 전류 적분값은 이후에 수행되는 포량감지운전들에서도 각각 구해진다. 이하, m번째 포량감지운전 중의 전류감지구간에서 구해진 전류 적분값들을 Iint(m)이라고 한다.

포량 감지부(239)는 전류감지구간에서 감지된 현재 전류값을 바탕으로 포량을 결정한다. 바람직하게는, 포량 감지부(239)는 전류 적분값들을 바탕으로 포량(LD)을 결정할 수 있다.

실시예에 따라, 포량(LD)은 전류 적분값들을 합산한 것을 바탕으로 구해질 수 있다. 각 전류 적분값들에는 가중치(Ki)가 부여될 수 있다. 전류 적분값들의 평균에 근접한 전류 적분값일수록 큰 값을 갖는 가중치(Ki)가 부여될 수 있다.

제동단계(A5)는 드럼(124)이 정지되도록 제동하는 단계이다. 드럼(124)이 제동되는 방식은 회로를 간단하게 구현할 수 있는 발전제동(Dynamic Braking)이 바람직하나, 이에 한하지 않고 회생제동(Regenerative Braking) 또한 가능하다.

드럼(124)의 제동이 실시되는 제동구간([t5, t7])에서 역기전력 특성치가 검출될 수 있다. 역기전력 특성치치라는 것은, 제동과정에서 모터(113)에 의해 발생되는 역기전력을 반영한 특성치로, 역기전력 그 자체가 될 수도 있으나, 반드시 이에 한정될 필요는 없으며, 모터(113) 구동 회로의 임의의 지점에서 검출된 것으로, 역기전력의 변화에 상응하는 변화를 보이는 값이면 족하다.

제동구간([t5, t7])은 역기전력 특성치가 감지되는 역기전력 특성치 감지구간을 포함한다. 상기 역기전력 특성치 감지구간은 드럼(124)의 회전속도가 감속되는 중의 일 구간이면 족하나, 드럼(124)의 회전속도가 일정 수준 밑으로 떨어진 구간에서는 모터(113)의 제동은 주로 그 자체의 부하나 마찰력에 의해 좌우되고, 발생되는 역기전력 값은 미미하게 때문에, 드럼(124)의 속도가 제 2 속도(ω2)까지 감속되는 중의 일부구간([t5, t6])인 것이 바람직하다. 제 2 속도(ω2)는 대략 20rpm 정도가 적당하나, 반드시 이에 한정되어야 하는 것은 아니다.

역기전력 감지부(270)는 역기전력 특성치를 감지한다. 역기전력 감지부(270)는 역기전력 특성치가 모터(113)의 제동과정에서 생성된 역기전력의 변화에 상응하는 변화를 보일 수 있는 한, 모터(113)를 구동시키는 구동회로의 임의의 구간과 전기적으로 접속될 수 있다.

한편, 모터(113)를 구동하는 회로는 다음과 같은 등가 방정식으로 표현될 수 있다.

[식 2]

Vin은 인버터(250)로부터 모터(113)에 인가되는 전압이고, I는 모터(113)에 인가되는 전류이며, Vemf는 모터(113)의 역기전력이다. Leq는 모터(113)의 등가 인덕턴스이고, Req는 모터(113)의 등가 저항으로, 위치정렬단계(A1)에서 구해지거나 실험적으로 미리 구해질 수 있는 값들이다.

실시예에 따라, 역기전력 감지부(270)는 모터 제어부(230)에 의해 드럼(124)이 제동되는 과정에서, 인버터(250)로부터 출력되는 전압값(Vin)과 전류 감지부(260)를 통해 감지된 현재전류값을 바탕으로 역기전력(Vemf)을 구할 수 있다.

역기전력 특성치는 역기전력 특성치 감지구간([t5, t6])에서 측정된 역기전력을 평균한 것일 수 있으며, 특히, 포량감지운전이 다수회 실시되는 경우는, 매회 포량감지운전에서 구해진 역기전력들을 평균한 것을 수 있다.

모터(113)에 의해 발생되는 토크는 역기전력(Vemf)과 현재전류값(I)에 비례한다. 포량결정단계(A9)에서는 드럼(124)이 제동되는 구간에서 감지된 역기전력(Vemf)과, 드럼(124)이 가속되는 구간에서 감지된 현재전류값(I)을 바탕으로 하여 포량을 결정한다. 일례로 포량을 구하는 식은 다음과 같이 표현될 수 있다.

[식 3]

모터(113)의 제동 과정에서 생성되는 역기전력은 q축 성분과 d축 성분을 갖는 벡터로 표현될 수 있고, 이들 성분들 중 포량을 반영하는 것은 주로 q축 성분이다. 따라서, 역기전력(Vemf)은 벡터의 q축 성분의 크기일 수 있으나, 이에 한하지 않고 전체 벡터의 크기일 수도 있다.

역기전력 감지부(270)는 인터버(250)로부터 모터(113)에 인가되는 전압을 감지하는 전압 감지부(미도시)와, 고정 좌표계를 기반으로 상기 전압 감지부로부터 출력된 전압과, 전류 감지부(260)로부터 출력된 현재전류를 2상 회전 좌표계로 변환하는 좌표 변환부(미도시)를 포함할 수 있다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 세탁물 처리기기의 제어방법을 도시한 순서도이다. 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 제어방법에 따라 세탁물 처리기기를 운전할 시, 시간에 따른 드럼의 회전속도를 도시한 그래프이다. 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 세탁물 처리기기의 제어방법에서 전류감지구간을 설명하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 세탁물 처리기기의 제어방법은 제 1 회전각도(θ1)와 제 2 회전각도(θ2) 사이의 전류감지구간([t3(θ1), t4(θ2)])에서 감지된 전류값을 상기 전류감지구간 이후의 또 다른 전류감지구간에서 측정된 전류값을 이용하여 보정하고, 보정된 전류값을 바탕으로 포량을 결정한다. 도 5 내지 도 6에서 A31과 A32 단계 이외에는 전술한 실시예에서의 설명이 그대로 적용될 수 있으므로, 반복 설명은 생략하기로 한다.

도 8 에는 모터(113)의 구동에 따른 드럼(124)의 위치변화가 도시되어 있다. P는 위치정렬된 드럼(124)의 초기위치에서의 최저점을 도시한 것으로 이하 기준점이라고 한다. 도 8은 드럼(124)이 초기위치에서 시계방향으로 회전됨에 따라 기준점(P)이 상승된 상태를 도시한 것이다. H는 드럼(124)의 중심(C)을 지나는 수평선, V는 드럼(124)의 초기위치에서 기준점(P)이 위치되는 수직선을 표시한 것이다. 이하, 제 1 전류감지구간은 제 1 회전 각도(θ1)로부터 제 2 회전 각도(θ2)에 이르는 구간([t3(θ1), t4(θ2)])으로 정의하고, 제 2 전류감지구간은 상기 제 1 전류감지구간 이후에 도래하는 구간이면 족하나, 설명의 편의를 위해 이하, 제 2 회전 각도(θ2)로부터 제 3 회전 각도(θ3)에 이르는 구간([t4(θ2), t4'(θ3)])으로 정의한다.

제 2 전류감지구간의 상한(θ3)은 90도를 넘지 않는 것이 바람직하며, 특히, 상기 제 2 전류감지구간은 포가 드럼(124)에 달라붙은 상태로 회전될 수 있는 범위 내에서 정해지는 것이 바람직하다.

포량은 제 1 전류감지구간에서 감지된 전류값과 제 2 전류감지구간에서 감지된 전류값의 차를 바탕으로 결정될 수 있다. 보다 상세하게, 포량 감지부(239)는, 아래의 식 4와 같이, 제 1 전류감지구간에서 감지된 현재전류값(Iq1)을 적분한 제 1 전류 적분값(Iint1)과, 제 2 전류감지구간에서 감지된 현재 전류값(Iq2)을 적분한 제 2 전류 적분값(Iint2)의 차를 구할 수 있다.

[식 4]

이하, m번째 포량감지운전 중에 구해진 전류 적분값의 차(제 1 현재전류값과 제 2 현재전류값의 차)를 Idiff(m)이라고 한다.

포량 감지부(239)는 제 1 전류감지구간에서 감지된 제 1 현재전류와 상기 제 2 전류감지구간에서 감지된 제 2 현재전류를 바탕으로 포량을 결정하며, 여기에 더하여 포량(LD)을 결정하기 위해 역기전력(Vemf)이 더 필요하다. 특히, 포량은 상기 제 1 현재전류와 상기 제 2 현재전류의 차를 바탕으로 결정될 수 있으며, 이 경우, 포량 감지부(239)는 제 1 전류감지구간에서의 제 1 전류 적분값(Iint 1)과 제 2 전류감지구간에서의 제 2 전류 적분값(Iint 2)들의 차를 바탕으로, 역기전력을 더 고려하여 포량(LD)을 결정한다. 이 경우 포량은 다음의 식 5과 같이 나타내어 질 수 있다.

[식 5]

드럼(124)의 기동 시, 편심의 위치에 따라 포량 값에 산포가 발생되는데, 이는 편심의 위치에 따라 드럼(124)에 걸리는 부하가 달라, 드럼(124)를 구동시키는데 필요한 토크가 달라지기 때문이다. 따라서, 포량 결정시 상기 편심의 위치에 따른 영향을 제거하여, 결정된 포량값의 산포를 줄일 필요가 있으며, 본 실시예에서는 제 1 전류감지구간(t3(θ1), t4(θ2)])에서 감지된 현재전류값을 바탕으로 포량을 결정하되, 제 1 전류감지구간(t3(θ1), t4(θ2)]) 이후의 제 2 전류감지구간(t4(θ2), t4'(θ3)])에서 감지된 현재전류값을 이용하여 보정을 함으로써 보다 정확하게 포량을 결정한다.

Claims

회전 가능하게 구비되어 포를 수용하는 드럼과, 상기 드럼을 회전시키는 모터를 포함하는 세탁물 처리기기의 제어방법에 있어서,
상기 드럼을 제 1 속도로 가속시키는 가속단계;
상기 드럼이 상기 제 1 속도로 가속되는 중에, 상기 드럼의 위치가 제 1 회전각도로부터 제 2 회전각도로 증가되는 제 1 전류감지구간과, 상기 제 1 전류감지구간 이후, 상기 드럼의 회전각도가 더 증가되는 제 2 전류감지구간에서 상기 모터에 인가되는 전류를 감지하는 전류감지단계;
상기 드럼을 제동시키는 제동단계;
상기 드럼이 제동되는 중에 상기 모터의 역기전력의 변화에 상응하는 역기전력 특성치를 감지하는 역기전력 특성치 감지단계; 및
상기 제 1 전류감지구간에서 감지된 전류값과 상기 제 2 전류감지구간에서 감지된 전류값의 차와, 상기 역기전력 특성치를 바탕으로 포량을 결정하는 포량결정단계를 포함하는 세탁물 처리기기의 제어방법.
제 1 항에 있어서,
상기 역기전력 특성치 감지단계는,
상기 드럼이 상기 제 1 속도로부터 제 2 속도까지 감속되는 구간에서 상기 역기전력 특성치를 감지하는 세탁물 처리기기의 제어방법.
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 전류감지구간과 상기 제 2 전류감지구간에서는 포가 상기 드럼에 달라붙은 상태로 회전되는 세탁물 처리기기의 제어방법.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 회전각도는 0보다 큰 세탁물 처리기기의 제어방법.
삭제
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 제 2 전류감지구간은,
상기 제 2 회전각도로부터, 상기 제 2 회전각도보다 큰 제 3 회전각도 사이 구간인 세탁물 처리기기의 제어방법.
회전 가능하게 구비되어 포를 수용하는 드럼;
상기 드럼을 회전시키는 모터;
상기 드럼이 제 1 속도로 가속되었다가 제동되도록 상기 모터를 제어하는 모터 제어부;
상기 모터가 상기 제 1 속도로 가속되는 중에 상기 모터에 인가되는 전류를 감지하는 전류 감지부;
상기 드럼이 제동되도록 상기 모터가 제어되는 중에 상기 모터의 역기전력 변화에 상응하는 역기전력 특성치를 감지하는 역기전력 감지부;
상기 모터에 인가되는 전류값과 상기 역기전력 감지부에 의해 감지된 역기전력 특성치를 바탕으로 포량을 결정하는 포량 감지부를 포함하고,
상기 포량 감지부는,
상기 드럼의 위치가 제 1 회전각도로부터 제 2 회전각도로 증가되는 제 1 전류감지구간 이후, 상기 드럼의 회전각도가 더 증가되는 제 2 전류감지구간에서 감지된 전류값의 차와, 상기 역기전력 특성치를 바탕으로 포량을 결정하는 세탁물 처리기기.
제 9 항에 있어서,
상기 역기전력 감지부는,
상기 드럼이 상기 제 1 속도로부터 제 2 속도로 감속되는 구간에서 상기 역기전력 특성치를 감지하는 세탁물 처리기기.
삭제
제 9 항에 있어서,
상기 제 1 전류감지구간과 상기 제 2 전류감지구간에서는 포가 상기 드럼에 달라붙은 상태로 회전되는 세탁물 처리기기.
제 9 항에 있어서,
상기 제 1 회전각도는 0보다 큰 세탁물 처리기기.
삭제
삭제
제 9 항에 있어서,
상기 제 2 전류감지구간은,
상기 제 2 회전각도와, 상기 제 2 회전각도보다 큰 제 3 회전각도 사이 구간인 세탁물 처리기기.
제 9 항에 있어서,
상기 역기전력 특성치는 상기 전류 감지부를 통해 감지된 전류값을 바탕으로 구해지는 세탁물 처리기기.