KR101980854B1 - 세탁기 및 그 제어방법 - Google Patents

Abstract

모터 제동 시, 영전류 제어를 수행하여 소음을 저감시키고, 탈수 시작 무게 검출 단계에서 진동센서가 터브에 설치되어 있는지 확인할 수 있는 세탁기 및 그 제어방법을 제안한다.
모터 제동 시, 지령 전류를 "0A"로 설정하여 전류 제어기를 구동함으로써 영전류 제어를 수행한다. 이에 따라 모터에 흐르는 전류를 감소하여 소음을 저감시킨다. 이는 벨트(belt) 타입의 BLDC 모터를 구비한 중소형 세탁기의 경우에 소음 저감 효과가 더욱 크게 된다. 또한, 진동센서가 터브에 고정되는 세탁기에서 진동센서의 측정 데이터를 이용하여 탈수 초기 무게 검출 단계에서 진동센서의 터브 고정 상태를 사전에 확인함으로써 이후의 탈수 행정 진행 시 진동센서가 터브에 정상적으로 고정되어 있지 않은 경우, 진동 오감지 또는 미감지로 발생할 수 있는 세탁기의 유동이나 프레임 터치로 인한 PL 사고를 방지할 수 있게 된다.

Description

세탁기 및 그 제어방법{WASHING MACHINE AND CONTROL METHOD THEREOF}

본 발명은 모터 제동 시, 영전류 제어를 수행하여 소음을 저감시키는 세탁기 및 그 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로, 세탁기(통상, 드럼 세탁기)는 물(세탁수 또는 헹굼수)의 담수를 위한 터브와, 이 터브의 내부에 회전 가능하게 설치되어 세탁물을 수용하는 드럼과, 이 드럼을 회전시키기 위한 구동력을 발생하는 모터를 포함하여 원통형의 드럼이 회전할 때 그 내부의 세탁물이 드럼 내벽을 따라 상승하였다가 낙하하는 동작을 통해 세탁이 이루어지도록 하는 장치이다.

이러한 세탁기는 세제가 용해된 물(구체적으로, 세탁수)로 세탁물의 오염을 분리해내는 세탁 행정과, 세제가 포함되지 않은 물(구체적으로, 헹굼수)로 세탁물의 거품이나 잔류 세제를 헹구어 주는 헹굼 행정과, 세탁물을 고속 탈수시키는 탈수 행정 등의 일련의 동작으로 세탁을 진행한다. 이러한 일련의 동작으로 세탁을 진행할 때, 세탁물이 드럼 내에 고르게 분포되어 있지 않고 한쪽으로 치우쳐 있는 불균형 상태에서 드럼을 회전시키게 되면 드럼의 회전축으로 편중된 힘이 가해져 드럼이 편심 운동하게 되므로 터브의 진동이 발생한다. 이러한 터브의 진동은 탈수 행정을 위해 드럼이 고속 회전할 때 더욱 심해진다.

이에, 종래에는 세탁물의 불균형에 의해 발생하는 터브의 진동을 검출하기 위해 터브의 진동을 측정하는 진동 센서를 터브의 상부에 부착 고정시킨다. 따라서 진동센서에서 터브의 진동을 검출하여 탈수 행정 시 과도 진동이 발생하면 모터를 제동하여 탈수를 중지하고, 물을 다시 급수하여 포 풀기 행정을 진행한 후 탈수를 재시도하는 탈수 리트라이 동작을 수행한다.

이때 모터를 제동시키기 위해서는 인버터의 하단 스위칭소자를 온 시키고 상단 스위칭소자를 오프시키는 쇼트 브레이크(Short Brake) 제동 방법을 사용한다.

그런데, 이러한 쇼트 브레이크(Short Brake) 제동 방법은 모터에 전류가 많이 흘러 제동 시 소음이 발생한다. 특히 벨트(belt) 타입의 BLDC 모터(Brushless Direct Current motor)의 경우에는 벨트 소음이 더해져 무게 검출(급가속) 후 제동 시 소음이 크게 발생한다.

한편, 진동센서가 터브에 정상적으로 부착 고정되어 있지 않은 경우에는 터브의 진동을 검출하지 못하고 탈수 행정 시에 과도 진동을 정상적으로 검출하지 못하게 되면 세탁기가 유동하거나 프레임 터치 등을 발생할 수 있다.

모터 제동 시, 영전류 제어를 수행하여 소음을 저감시킬 수 있는 세탁기 및 그 제어방법을 제안하고자 한다.

또한, 탈수 시작 무게 검출 단계에서 진동센서가 터브에 설치되어 있는지 확인할 수 있는 세탁기 및 그 제어방법을 제안하고자 한다.

이를 위해 본 발명의 일 측면에 의한 세탁기는 터브; 터브 내부에 회전 가능하게 설치된 드럼; 드럼을 회전시키는 모터; 탈수 행정의 진입 시, 모터의 회전에 따라 발생하는 터브의 진동을 측정하는 진동센서; 진동센서의 측정 데이터를 기준 데이터와 비교하여 진동센서의 고정 상태를 확인하는 제어부를 포함한다.

진동센서는 터브의 상부에 고정되게 설치된다.

제어부는 탈수 행정의 진입 시, 모터를 순간 가속시켜 세탁물의 무게를 검출한다.

또한, 진동센서는 모터의 순간 가속 시에 발생하는 모터의 회전력을 이용하여 터브의 진동을 측정한다.

또한, 제어부는 측정 데이터가 기준 데이터보다 작으면, 진동센서의 고정 불량으로 판단하고 모터를 제동시켜 탈수 행정을 중지하며, 모터 제동 시, 영전류 제어를 수행한다.

또한, 제어부는 측정 데이터가 기준 데이터 이상이면, 진동센서의 고정 정상으로 판단하고 탈수 행정을 진행한다.

또한, 본 발명의 다른 측면에 의한 세탁기는 터브; 터브 내부에 회전 가능하게 설치된 드럼; 드럼을 회전시키는 모터; 탈수 행정 시, 모터의 회전에 따라 발생하는 터브의 진동을 측정하는 진동센서; 진동센서의 측정 데이터를 설정된 과도 진동 데이터와 비교하여 측정 데이터가 과도 진동 데이터보다 크면, 터브의 과도 진동으로 판단하고 영전류 제어를 수행하여 모터를 제동하는 제어부를 포함한다.

모터는 인버터에 의해 구동되는 3상 BLDC 모터(Brushless Direct Current Motor)이다.

제어부는 인버터의 회전 제어를 위해서 속도 지령을 발생하는 속도 지령 발생기와, 속도 지령 발생기의 속도 지령에 따라 지령 전류값을 출력하는 속도 제어기와, 속도 제어기의 지령 전류값과 모터의 상 전류에 따라 기준 전압을 출력하는 전류 제어기를 포함한다.

또한, 제어부는 모터 제동 시, 전류 제어기의 지령 전류값을 "0A"로 설정하여 영전류 제어를 수행하는 것이다.

그리고, 본 발명의 일 측면은 터브와, 터브 내부에 회전 가능하게 설치된 드럼과, 드럼을 회전시키는 모터를 구비하는 세탁기의 제어방법에 있어서, 탈수 행정의 진입 시, 모터의 회전에 따라 발생하는 터브의 진동을 진동센서를 이용하여 측정하고; 진동센서의 측정 데이터를 기준 데이터와 비교하여 측정 데이터가 기준 데이터보다 작으면, 상기 진동센서의 고정 불량으로 판단하고 탈수 행정을 중지하고; 측정 데이터가 기준 데이터 이상이면, 진동센서의 고정 정상으로 판단하고 탈수 행정을 진행하는 것이다.

터브의 진동을 측정하는 것은, 탈수 행정의 진입 시, 세탁물의 무게를 검출하기 위해서 모터를 순간 가속시키는 단계에서 모터의 회전력에 의해 발생하는 터브의 진동을 측정하는 것이다.

탈수 행정을 중지하는 것은, 인버터의 지령 전류값을 "0A"로 설정하는 영전류 제어를 수행하여 모터를 제동하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 측면은 터브와, 터브 내부에 회전 가능하게 설치된 드럼과, 드럼을 회전시키는 모터를 구비하는 세탁기의 제어방법에 있어서, 탈수 행정 시, 모터의 회전에 따라 발생하는 터브의 진동을 진동센서를 이용하여 측정하고; 진동센서의 측정 데이터를 설정된 과도 진동 데이터와 비교하여 터브의 과도 진동을 판단하고; 터브의 과도 진동이라고 판단되면, 영전류 제어를 수행하여 모터를 제동하는 것이다.

모터를 제동하는 것은, 인버터의 회전 제어를 위해서 전류 제어기의 지령 전류값을 "0A"로 설정하여 영전류 제어를 수행하는 것이다.

제안된 세탁기 및 그 제어방법에 의하면, 모터 제동 시, 지령 전류를 "0A"로 설정하여 전류 제어기를 구동함으로써 영전류 제어를 수행한다. 이에 따라 모터에 흐르는 전류를 감소하여 소음을 저감시킨다. 이는 벨트(belt) 타입의 BLDC 모터를 구비한 중소형 세탁기의 경우에 소음 저감 효과가 더욱 크게 된다.

또한, 제안된 세탁기 및 그 제어방법에 의하면, 진동센서가 터브에 부착 고정되는 세탁기에서 진동센서의 측정 데이터를 이용하여 탈수 초기 무게 검출 단계에서 진동센서의 터브 고정 상태를 사전에 확인함으로써 이후의 탈수 행정 진행 시 진동센서가 터브에 정상적으로 고정되어 있지 않은 경우, 진동 오감지 또는 미감지로 발생할 수 있는 세탁기의 유동이나 프레임 터치로 인한 PL 사고를 방지할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 세탁기의 외관을 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 세탁기의 구성을 나타낸 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 세탁기의 제어 구성도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 세탁기의 모터 구동용 인버터 회로도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 인버터의 영전류 제어를 위한 제어 구성도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 세탁기에서 진동센서의 고정 상태를 판단하기 위한 제어방법을 나타낸 동작 순서도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 세탁기에서 모터를 정지하기 위한 제어방법을 나타낸 동작 순서도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 의한 세탁기의 구성을 나타낸 단면도이다.

이하, 본 발명에 의한 일 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 세탁기의 외관을 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 세탁기의 구성을 나타낸 단면도이다.

도 1 및 도 2에서, 본 발명의 일 실시예에 의한 세탁기(1)는 대략 박스형상을 가지며 외관을 형성하는 본체(10)와, 본체(10)의 내부에 설치되며 물(세탁수 또는 헹굼수)의 담수를 위해 마련된 드럼형의 터브(11)와, 터브(11)의 내부에 회전 가능하게 설치되며 다수의 홀(13)이 형성된 원통형의 드럼(12)을 포함한다.

터브(11)의 상부 외측에는 세탁기(1)가 동작하는 과정에서 발생하는 터브(11)의 진동을 측정하는 진동센서(14)가 부착되어 고정된다. 진동센서(14)는 터브(11)의 진동에 따라 이동하는 터브(11)의 변위를 측정하는 MEMS(Micro Electric Mechanical System) 센서, 터브(11)의 3축 방향(X축 방향, Y축 방향, Z축 방향) 진동을 측정하는 3축 가속도 센서, 각속도 센서인 자이로 센서를 사용할 수 있다. 이때 진동센서(14)에서 측정된 변위 신호는 탈수 행정 시, 터브(11)의 진동을 저감하기 위해 저속에서 고속으로 가속 중 드럼(12) 내부 세탁물의 밸런스 상태를 추정하여 고속 탈수 운전 여부를 결정하는데 주로 사용된다.

일반적으로, 세탁 행정에서는 세탁물의 기계적 낙하 운동에 의해 드럼(12)의 상하 변위가 발생하며, 이러한 상하 변위는 진동센서(14)를 통해 측정이 가능하다.

터브(11)의 하부 외측에는 세탁 행정, 헹굼 행정 및 탈수 행정을 수행하도록 드럼(12)과 연결된 회전축(12a)을 회전시키는 구동장치로 모터(15)가 설치된다.

모터(15)는 영구 자석과 전기 자석으로 구성되는 3상 BLDC 모터(Brushless Direct Current Motor)를 사용하며, 3상 BLCD 모터(이하, 모터라 한다)는 펄스폭 변조 신호에 따라 전압을 스위칭하여 3상 교류를 공급하는 인버터에 의해 구동된다. 인버터에 대해서는 도 4를 참조하여 이후에 상세히 설명하기로 한다.

또한, 드럼(12)을 회전시키는 구동장치에는 모터(15)의 동력을 드럼(12)에 전달하는 풀리(15b)와 회전벨트(15c)를 포함한다. 회전벨트(15c)는 드럼(12)의 외면과 모터(15)의 축(15a)에 결합된 풀리(15b)에 감기도록 설치된다.

터브(11)의 하측 내부에는 터브(11)에 있는 물의 양(수위)을 검출하기 위해 수위에 따라 변화하는 주파수를 검출하는 수위센서(16)와, 터브(11)에 있는 물을 가열하는 세탁히터(17)와, 터브(11)에 있는 물(세탁수 또는 헹굼수)의 온도를 검출하는 온도센서(18)가 설치된다.

또, 본체(10)의 전면부에는 드럼(12)의 내부로 세탁물을 넣거나 드럼(12) 내부의 세탁물을 꺼낼 수 있도록 도어(19)가 설치된다.

터브(11)의 상부에는 세제를 공급하기 위한 세제공급장치(20)와, 물(세탁수 또는 헹굼수)을 공급하기 위한 급수장치(30)가 설치된다.

세제공급장치(20)는 내부가 다수의 공간으로 구획되어 있으며, 사용자가 각 공간에 세제 및 헹굼제를 투입하기 용이하도록 본체(10)의 전면부 쪽에 설치된다.

또한, 급수장치(30)는 터브(11) 내부로 물(세탁수 또는 헹굼수)을 공급하기 위해 외부의 급수관과 세제공급장치(20) 사이를 연결하는 냉수 및 온수급수관(31, 32)과, 냉수 및 온수급수관(31, 32)의 중도에 설치되어 급수를 제어하는 냉수 및 온수밸브(33, 34), 세제공급장치(20)와 터브(11) 사이를 연결하는 연결관(35)을 포함한다. 이러한 구성은 터브(11)의 내부로 공급되는 물이 세제공급장치(20)를 경유하도록 함으로써 세제공급장치(20) 내부의 세제가 물과 함께 터브(11)로 공급될 수 있도록 한 것이다.

또한, 본체(10)의 전면 상부에는 세탁기(1)의 제어를 위한 각종 버튼과 디스플레이가 배치되는 컨트롤 패널(40)이 마련되고, 컨트롤 패널(40)의 일측에는 세제공급장치(20)와 연결되어 세탁기용 세제를 투입하는 세제투입부(21)가 마련된다.

컨트롤 패널(40)에는 세탁기(1)의 동작 제어를 위해 사용자의 명령을 입력받기 위한 각종 버튼과, 세탁기(1)의 동작 상태와 사용자의 조작 상태를 표시하기 위한 디스플레이부가 배치된다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 세탁기(1)는 터브(11) 내부의 물을 배수시키기 위한 배수장치(50)를 설치하며, 배수장치(50)는 터브(11)의 물을 외부로 배수하도록 터브(11) 하부에 연결되는 제1배수관(51)과, 이 제1배수관(51)에 설치되는 배수펌프(52), 배수펌프(52)의 출구 쪽에 연결되는 제2배수관(53)을 포함한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 세탁기(1)는 세탁기(1)가 동작하는 과정에서 발생하는 진동을 방지하기 위하여 터브(11)의 상부에서 터브(11)를 탄성 지지하는 현가 스프링(60)과, 터브(11)의 하부에서 진동을 저감하는 댐퍼(62)를 구비한다.

이러한 현가 스프링(60)과 댐퍼(62)는 터브(11)의 상부 및 하부에서 각각 터브(11)를 유동 가능하게 지지한다. 즉, 드럼(12)의 회전 시 발생된 진동 가진력에 의해 터브(11)가 가진되어 전후좌우상하 등 전 방향으로 진동이 발생하는데, 이러한 터브(11)의 진동은 현가 스프링(60)과 댐퍼(62)에 의해 저감된다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 세탁기의 제어 구성도이다.

도 3에서, 본 발명의 일 실시예에 의한 세탁기(1)는 입력부(70), 제어부(72), 메모리(73), 구동부(74) 및 디스플레이부(76)를 포함하여 구성된다.

입력부(70)는 사용자의 조작에 의해 세탁기(1)의 세탁 행정, 헹굼 행정 및 탈수 행정 등을 실시하기 위한 명령을 입력하는 것으로, 키, 버튼, 스위치, 터치 패드 등으로 구성될 수 있으며, 누름, 접촉, 압력, 회전 등의 조작에 의해 소정의 입력 데이터를 발생하는 모든 장치를 포함한다.

또한, 입력부(70)는 컨트롤 패널(40)에 마련되며, 세탁기(1)의 동작에 관련한 사용자 명령을 입력하는 다수의 버튼(전원, 예약, 세탁수 온도, 불림, 세탁, 헹굼, 탈수, 세제 종류 등)을 포함한다. 다수의 버튼 중에는 세탁기(1)에 투입되는 세탁물의 종류에 따라 세탁코스(복수 개의 세탁코스에는 표준코스, 울코스, 섬세코스 등이 있으며, 예를 들어, 세탁물의 종류에 따라 사용자가 선택한 표준코스)를 선택하기 위한 코스 선택 버튼이 마련되어 있다.

제어부(72)는 입력부(70)로부터 입력된 운전 정보에 따라 세탁과 헹굼 및 탈수 등 세탁기(1)의 전반적인 동작을 제어하는 마이컴으로서, 선택된 세탁코스에서 세탁물의 무게(부하량)에 따라 목표 세탁 수위 및 목표 헹굼 수위, 목표 RPM과 운전율(모터 온-오프 시간), 세탁 및 헹굼 시간 등을 설정한다.

또한, 제어부(72)는 탈수 행정 시작 시, 세탁물의 무게(부하량)를 검출하기 위해 모터(15)를 순간적으로 가속시키는 무게 검출 단계에서 진동센서(14)의 터브(11) 고정 상태를 확인한다. 즉, 탈수 행정 시작 시 무게 검출 단계에서 모터(15)의 순간 가속 시에 발생하는 모터(15)의 회전력을 이용하여 진동센서(14)가 터브(11)에 정상적으로 부착 고정되어 있는지를 확인하는 것이다. 이를 위해 제어부(72)는 모터(15)의 순간 가속 시에 터브(11)의 상부에 고정된 진동센서(14)를 통해 측정된 터브(11)의 진동 변위 데이터를 입력받는다.

그리고, 제어부(72)는 입력받은 진동센서(14)의 측정 데이터를 설정된 기준 데이터(모터의 순간 가속 시, 진동센서가 터브에 정상적으로 고정되어 있는지를 판단하기 위한 변위 데이터)와 비교한다. 비교 결과, 진동센서(14)의 측정 데이터가 기준 데이터보다 작으면 진동센서(14)의 고정 상태가 불량인 것으로 판단하여 탈수 행정을 종료한다. 이때 제어부(72)는 진동센서(14)의 고정 불량 상태를 디스플레이부(76)를 통해 사용자에게 알려 준다.

비교 결과, 진동센서(14)의 측정 데이터가 기준 데이터 이상이면 진동센서(14)의 고정 상태가 정상인 것으로 판단하여 정상 탈수 행정을 수행한다. 이러한 방법을 통해 제어부(72)는 탈수 행정 초기에 진동센서(14)의 터브(11) 고정 상태를 사전에 확인함으로써 이후에 진행되는 탈수 행정 시 세탁기의 유동이나 프레임 터치 등의 문제를 방지할 수 있도록 한다.

이외에도, 제어부(72)는 진동센서(14)의 고정 상태를 보다 정확하게 판단하기 위해 탈수 행정 시작 시 무게 검출 단계에서 측정 데이터의 평균값이나 횟수를 산출하여 진동센서(14)가 터브(11)에 정상적으로 고정되어 있는지를 확인할 수 있다.

또한, 제어부(72)는 탈수 행정 시에 모터(15)의 회전력에 의해 발생하는 터브(11)의 진동을 진동센서(14)로 측정하여 과도 진동이 발생하면 모터(15)를 제동하여 탈수 행정을 중지하고, 물을 다시 급수하여 포 풀기 행정을 진행한 후 탈수 행정을 재시도하는 탈수 리트라이 동작을 수행한다.

그리고, 제어부(72)는 터브(11)의 과도 진동 시, 모터(15)를 제동시키기 위해서 영전류 제어를 수행한다. 영전류 제어는 모터(15) 제동 시 지령 전류값을 "0A"로 설정하여 인버터를 제어하는 것이다. 영전류 제어에 대해서는 도 5를 참조하여 이후에 상세히 설명하기로 한다.

그리고, 모터(15)를 제동시키기 위해서 영전류 제어를 수행하는 구간은 터브(11)의 과도 진동 외에도 정상 탈수 행정을 수행한 후의 탈수 정지 시나 또는 탈수 에러 시에도 동일하게 적용된다.

메모리(73)는 세탁기(1)의 동작을 제어하기 위한 제어데이터, 세탁기(1)의 동작 제어 중 사용되는 기준데이터, 세탁기(1)가 소정의 동작을 수행하는 중에 발생되는 동작데이터, 세탁기(1)가 소정 동작을 수행하도록 입력부(70)에 의해 입력된 설정데이터 등과 같은 설정 정보와, 세탁기(1)가 특정 동작을 수행한 횟수, 세탁기(1)의 모델 정보를 포함하는 사용 정보와, 세탁기(1)의 오동작 시 오동작의 원인 또는 오동작 위치를 포함하는 고장 정보가 저장될 수 있다.

구동부(74)는 제어부(72)의 구동 제어 신호에 따라 세탁기(1)의 동작에 관련된 모터(15), 세탁히터(17), 냉수 및 온수밸브(33, 34), 배수펌프(52) 등을 구동시킨다.

디스플레이부(76)는 컨트롤 패널(40)에 마련되며, 제어부(72)의 표시 제어 신호에 따라 세탁기(1)의 동작 상태와 사용자의 조작 상태를 표시한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 세탁기의 모터 구동용 인버터 회로도이다.

도 4에서, 본 발명의 모터(15) 구동용 인버터 회로는 220V 60Hz 등의 교류로 공급되는 상용 전원(100)을 정류하는 정류기(102), 정류기(102)에 접속되어 정류된 직류 전압을 평활하고 전기적 에너지를 축적하는 평활용 전해콘덴서(104), 평활용 전해콘덴서(104)에 접속되어 평활용 전해콘덴서(104)에서 출력되는 직류 전압을 펄스폭 변조(PWM)를 통해 임의의 가변주파수를 가진 펄스 형태의 3상 교류(U, V, W)로 바꾸어 모터(15)를 구동하는 인버터(106), 모터(15)의 상 전류를 검출하는 전류센서(108), 인버터(106)에 공급되는 PWM 신호의 패턴을 출력하여 인버터(106)를 제어하는 제어부(72)를 포함하여 구성한다.

인버터(106)는 ６개의 스위칭소자(IGBT)와 다이오드(FRD)를 ３상 풀 브릿지(Full Bridge)로 결선하여 직류 전압을 3상 교류로 변환하고, 이 3상 교류를 모터(15)에 공급하는 IPM(Intelligent Power Module)이다.

전류센서(108)는 모터(15)에 공급되는 부하 전류(상 전류)의 크기를 검출하여 제어부(72)의 A/D컨버터에 입력하는 것으로, 공지된 방식 중 어느 하나에 의해 바람직하게 구성될 수 있다.

예를 들면, 모터(15)의 3상에 각각 전류 변환기(CT)나 직렬의 션트(Shunt) 저항을 이용하여 3상 전류를 직접 검출하는 방식이나, 2개의 전류 변환기나 직렬 션트 저항으로 두 상의 전류를 검출하고 나머지 한 상의 전류는 검출된 두 상의 전류값으로 추정하는 방식 등에 의하여 구성될 수 있다.

제어부(72)는 인버터(106)의 ６개 스위칭소자의 온/오프를 제어하고, 임의 전압 및 임의 주파수의 ３상 교류를 만들어 내는 마이크로컴퓨터(MCU)로, PWM 제어를 통한 모터(15) 구동은 일반적인 공지기술이다.

또한, 제어부(72)는 인버터(106)의 회전 제어를 위해서 평활용 전해콘덴서(104)에 링크된 직류전압(Vdc)을 검출하고, 전류센서(108)를 통해 모터(15)의 상 전류를 검출하여 인버터(106)에 공급되는 PWM 신호의 패턴을 출력한다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 인버터의 영전류 제어를 위한 제어 구성도이다.

도 5에서, 영전류 제어를 위한 제어부(72)의 구성은 인버터(106)의 회전 제어를 위해서 속도 지령을 발생하는 속도 지령 발생기(721), 속도 지령 발생기(721)의 속도 지령과 속도 추정치에 따라 지령 전류값을 출력하는 속도 제어기(722), 속도 제어기(722)의 지령 전류값과 모터(15)의 상 전류(측정 전류)에 따라 모터(15)를 구동하기 위한 기준 전압을 출력하는 전류 제어기(723), 모터(15)의 상 전류(측정 전류)와 전류 제어기(723)에서 출력하는 기준 전압에 따라 모터(15)의 속도 및 위치를 추정하여 속도 추정치를 속도 제어기(722)에 전달하고 위치 추정치를 전류 제어기(723)에 전달하는 속도/위치 추정기(724)를 포함한다.

제어부(72)는 터브(11)의 과도 진동 시나 정상 탈수 행정 후의 탈수 정지 시 또는 탈수 에러 시 모터(15)를 제동시키게 되는데, 이 경우 전류 제어기(723)에 입력되는 지령 전류값을 "0A"로 설정하는 영전류 제어를 수행한다.

이하, 본 발명의 일 실시예에 의한 세탁기의 제어방법의 동작 과정 및 작용 효과를 설명한다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 세탁기에서 진동센서의 고정 상태를 판단하기 위한 제어방법을 나타낸 동작 순서도이다.

도 6에서, 사용자는 드럼(12)의 내부에 세탁물을 넣고 컨트롤 패널(40)에 배치된 입력부(70)의 버튼을 조작하여 세탁물의 종류에 따라 세탁코스와 헹굼 추가 등의 운전정보를 선택하면, 사용자가 선택한 운전정보가 입력부(70)를 통해 제어부(72)에 입력된다.

따라서, 제어부(72)는 입력부(70)로부터 입력된 운전정보에 따라 세탁과 헹굼 행정을 거쳐 탈수 행정을 수행하는 일련의 동작을 진행한다.

본 발명의 일 실시예에 의한 탈수 제어를 위해서 제어부(72)는 탈수 행정인가를 판단하여(200), 탈수 행정인 경우 구동부(74)를 통해 배수펌프(52)를 동작시킴으로서 터브(11) 내부의 물이 제1배수관(51)과 제2배수관(53)을 거쳐 외부로 배수된다.

배수가 시작되면, 제어부(72)는 탈수 행정의 진행을 위해 탈수 행정 시작 시, 드럼(12)에 투입된 세탁물의 무게(부하량)를 검출한다. 이때 세탁물의 무게를 검출하는 방식은, 모터(15)의 순시 가속을 이용하여 일정속도(또는 일정 회전수)에 도달하는 시간을 이용하여 무게를 검출하는 방식과, 일본 특개 제2002-336593호, 일본 특개 제2004-267334호, 일본 특공 평07-90077호에 개시된 바와 같이, 모터(15)에 일정시간 토크를 주어 드럼(12)의 관성량을 직접적 또는 간접적으로 계측한 후 운동의 제2법칙(토크=관성×가속도)을 이용하여 무게를 검출하는 방식 등 어떠한 방식도 적용 가능하다.

이와 같이, 세탁물의 무게(부하량)를 검출하기 위해서 제어부(72)는 구동부(74)를 통해 모터(15)를 일정 RPM(약, 90RPM 이상)로 순간 가속시킨다(202).

따라서, 모터(15)의 순간 가속 시에 발생하는 모터(15)의 회전력에 의해 터브(11)의 진동이 발생하고, 터브(11)의 상부에 부착 고정된 진동센서(14)는 모터(15)의 순간 가속 시에 모터(15)의 회전력에 의해 발생하는 터브(11)의 진동을 측정하여 제어부(72)에 입력한다(204).

이에 따라, 제어부(72)는 입력된 진동센서(14)의 측정 데이터를 설정된 기준 데이터(모터의 순간 가속 시, 진동센서가 터브에 정상적으로 고정되어 있는지를 판단하기 위한 변위 데이터)와 비교한다(206).

단계 206의 비교 결과, 진동센서(14)의 측정 데이터가 기준 데이터보다 작으면 제어부(72)는 진동센서(14)의 고정 상태가 불량인 것으로 판단하고(208), 진동센서(14)의 고정 불량 상태를 디스플레이부(76)를 통해 표시하면서 탈수 행정을 종료한다(210).

한편, 단계 206의 비교 결과, 진동센서(14)의 측정 데이터가 기준 데이터 이상이면 제어부(72)는 진동센서(14)의 고정 상태가 정상인 것으로 판단하고(212), 정상 탈수 행정을 진행한다(214).

이와 같이, 진동센서(14)가 터브(11)에 부착되는 세탁기에서 진동센서(14)의 측정 데이터를 이용하여 탈수 행정 초기 무게 검출 단계에서 진동센서(14)의 터브(11) 고정 상태를 사전에 확인함으로써 이후의 탈수 행정 진행 시 진동센서(14)가 터브(11)에 정상적으로 고정되어 있지 않은 경우, 진동 오감지 또는 미감지로 발생할 수 있는 세탁기의 유동이나 프레임 터치로 인한 PL 사고를 방지할 수 있도록 한다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 세탁기에서 모터를 정지하기 위한 제어방법을 나타낸 동작 순서도이다.

도 7에서, 사용자는 드럼(12)의 내부에 세탁물을 넣고 컨트롤 패널(40)에 배치된 입력부(70)의 버튼을 조작하여 세탁물의 종류에 따라 세탁코스와 헹굼 추가 등의 운전정보를 선택하면, 사용자가 선택한 운전정보가 입력부(70)를 통해 제어부(72)에 입력된다.

따라서, 제어부(72)는 입력부(70)로부터 입력된 운전정보에 따라 세탁과 헹굼 행정을 거쳐 탈수 행정을 수행하는 일련의 동작을 진행한다.

본 발명의 일 실시예에 의한 탈수 제어를 위해서 제어부(72)는 탈수 행정인가를 판단하여(300), 탈수 행정이면 설정된 최종 탈수RPM(약, 700~1000 RPM 이상)로 탈수 행정을 진행한다(302).

이때 세탁물이 드럼(12) 내에 고르게 분포되어 있지 않고 한쪽으로 치우쳐 있는 불균형 상태에서 드럼(12)을 회전시키게 되면 드럼(12)의 회전축으로 편중된 힘이 가해져 드럼(12)이 편심 운동하게 되므로 터브(11)의 진동이 발생한다. 이러한 터브(11)의 진동은 탈수 행정을 위해 드럼(12)이 고속 회전할 때 더욱 심해진다.

따라서, 터브(11)의 상부에 부착 고정된 진동센서(14)는 탈수 행정에서 드럼(12)의 고속 회전에 따라 발생하는 터브(11)의 진동을 측정하여 제어부(72)에 입력한다(304).

이에 따라, 제어부(72)는 입력된 진동센서(14)의 측정 데이터를 설정된 과도 진동 데이터(탈수 행정 시, 터브의 과도 진동을 판단하기 위한 변위 데이터)와 비교하여 과도 진동이 발생하였는지를 판단한다(306).

단계 306의 판단 결과, 과도 진동이 발생하면 제어부(72)는 영전류 제어를 통해 모터(15)를 제동한다(308).

모터(15) 제동 시, 영전류 제어를 수행하는 방법을 도 4 및 도 5를 참조하여 설명한다.

도 4 및 도 5에서, 상용 전원(100)이 투입되면, 220V 60㎐ 등의 교류로 공급되는 전원을 정류기(102)에서 정류하고, 이를 정류기(102)에 접속된 평활용 전해콘덴서(104)에서 평활하여 직류로 변환하여 출력한다.

평활용 전해콘덴서(104)로부터 출력되는 직류 전압을 인버터(106)에서 펄스폭 변조(PWM)를 통해 임의의 가변주파수를 가진 3상 교류로 변환하여 모터(15)에 공급함에 따라 모터(15)가 구동한다. PWM 제어를 통한 모터(15) 구동은 일반적인 공지기술이므로 상세한 설명을 생략하기로 한다.

본 발명의 영전류 제어를 위해 제어부(72)는 모터(15) 제동 시에 전류 제어기(723)의 지령 전류값을 "0A"로 설정한다.

전류 제어기(723)의 지령 전류값을 "0A"로 설정하면, 전류 제어기(723)는 "0A"의 지령 전류값과 전류센서에 의해 검출된 모터(15)의 상 전류(측정 전류)에 따라 모터(15)를 구동하기 위한 기준 전압을 출력한다.

이때, 전류 제어기(723)에서 출력되는 기준 전압은 "0A"의 지령 전류값에 따라 모터(15)에 공급되는 전류가 감소하여 모터(15) 제동 시 시간은 쇼트 브레이크(Short Brake) 제동 방법보다 증가하지만 소음은 저감된다. 이러한 소음 저감 효과는 벨트 타입의 중소형 세탁기에서 더욱 크다.

이와 같이, 영전류 제어를 통해 모터(15)를 제동시켜 RPM을 떨어뜨린 후 냉수 또는 온수밸브(33, 34)를 통해 물을 급수한다(310).

이어서, 제어부(72)는 모터(15)를 구동하여 드럼(12)을 좌우 교반시킴으로써 세탁물의 불균형(꼬임)을 흔들어 풀어 주는 포 풀기 과정을 진행한 후(312), 단계 302로 피드백하여 탈수 행정을 다시 진행한다.

한편, 단계 306의 판단 결과, 과도 진동이 발생하지 않으면, 제어부(72)는 정상 탈수 행정을 진행하기 위해 탈수 완료인가를 판단한다(314).

단계 314의 판단 결과, 탈수 완료가 아니면 제어부(72)는 단계 302로 피드백하여 탈수 행정을 계속 진행한다.

한편, 단계 314의 판단 결과, 탈수 완료이면 제어부(72)는 영전류 제어를 통해 모터(15)를 제동하고(316), 탈수 행정을 종료한다.

한편, 본 발명의 일 실시예에서는 진동센서(14)가 부착된 세탁기에서 모터(15)를 제동시키는 방법을 예로 들어 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 도 8에 도시한 바와 같이, 진동센서(14)가 부착되지 않은 세탁기에서 모터(15)를 제동시키는 경우에도 본 발명과 동일한 목적 및 효과를 달성할 수 있음은 물론이다.

1 : 세탁기 11 : 터브
12 : 드럼 14 : 진동센서
15 : 모터 70 : 입력부
72 : 제어부 74 : 구동부
76 : 디스플레이부 106 : 인버터
108 : 전류센서 721 : 속도 지령 발생기
722 : 속도 제어기 723 : 전류 제어기

Claims (19)

1. 터브;
   상기 터브 내부에 회전 가능하게 설치된 드럼;
   상기 드럼을 회전시키는 모터;
   탈수 행정의 진입 시, 상기 모터의 회전에 따라 발생하는 상기 터브의 진동을 측정하는 진동센서;
   상기 진동센서의 측정 데이터를 기준 데이터와 비교하여 상기 진동센서의 고정 상태를 확인하는 제어부를 포함하되,
   상기 제어부는 상기 측정 데이터가 기준 데이터보다 작으면, 상기 진동센서의 고정 불량으로 판단하고 상기 모터를 제동시켜 상기 탈수 행정을 중지하고, 상기 측정 데이터가 기준 데이터 이상이면, 상기 진동센서의 고정 정상으로 판단하고 상기 탈수 행정을 진행하는 세탁기.
2. 제1항에 있어서,
   상기 진동센서는 상기 터브의 상부에 고정되게 설치되는 세탁기.
3. 제1항에 있어서,
   상기 제어부는 상기 탈수 행정의 진입 시, 상기 모터를 순간 가속시켜 세탁물의 무게를 검출하는 세탁기.
4. 제3항에 있어서,
   상기 진동센서는 상기 모터의 순간 가속 시에 발생하는 상기 모터의 회전력을 이용하여 상기 터브의 진동을 측정하는 세탁기.
5. 삭제
6. 제1항에 있어서,
   상기 제어부는 상기 모터 제동 시, 영전류 제어를 수행하는 세탁기.
7. 제4항에 있어서,
   상기 제어부는 상기 측정 데이터가 기준 데이터 이상이면, 상기 진동센서의 고정 정상으로 판단하고 상기 탈수 행정을 진행하는 세탁기.
8. 삭제
9. 제1항에 있어서,
   상기 모터는 인버터에 의해 구동되는 3상 BLDC 모터(Brushless Direct Current Motor)인 세탁기.
10. 삭제
11. 삭제
12. 터브와, 상기 터브 내부에 회전 가능하게 설치된 드럼과, 상기 드럼을 회전시키는 모터를 구비하는 세탁기의 제어방법에 있어서,
    탈수 행정의 진입 시, 상기 모터의 회전에 따라 발생하는 상기 터브의 진동을 진동센서를 이용하여 측정하고;
    상기 진동센서의 측정 데이터를 기준 데이터와 비교하여 상기 측정 데이터가 기준 데이터보다 작으면, 상기 진동센서의 고정 불량으로 판단하고 상기 탈수 행정을 중지하고;
    상기 측정 데이터가 기준 데이터 이상이면, 상기 진동센서의 고정 정상으로 판단하고 상기 탈수 행정을 진행하는 세탁기의 제어방법.
13. 제12항에 있어서,
    상기 진동센서는 상기 터브의 상부에 고정되게 설치되는 세탁기의 제어방법.
14. 제12항에 있어서,
    상기 터브의 진동을 측정하는 것은,
    상기 탈수 행정의 진입 시, 세탁물의 무게를 검출하기 위해서 상기 모터를 순간 가속시키는 단계에서 상기 모터의 회전력에 의해 발생하는 상기 터브의 진동을 측정하는 세탁기의 제어방법.
15. 제12항에 있어서,
    상기 모터는 인버터에 의해 구동되는 3상 BLDC 모터(Brushless Direct Current Motor)인 세탁기의 제어방법.
16. 제15항에 있어서,
    상기 탈수 행정을 중지하는 것은,
    상기 인버터의 지령 전류값을 "0A"로 설정하는 영전류 제어를 수행하여 상기 모터를 제동하는 세탁기의 제어방법.
17. 삭제
18. 삭제
19. 삭제

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