KR102541529B1 - 세탁기 및 그 제어방법 - Google Patents

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Abstract

세탁기, 및 그 제어방법이 개시된다. 일 측면에 따른 세탁기는, 회전력을 발생시키는 모터; 복수 개의 스위칭 회로가 내장되어, 상기 모터로 공급되는 구동 전류를 조절하는 인버터 모듈; 및 상기 모터의 구동을 제어함에 있어, 상기 인버터 모듈 내에서의 과전류로 인한 고장신호의 발생 여부를 감지하고, 상기 고장신호의 발생 여부에 관한 감지 결과를 기초로 상기 복수 개의 스위칭 회로 중 적어도 하나의 개폐를 변경하는 제어부를 포함한다.

Description

세탁기 및 그 제어방법{WASHING MACHINE AND CONTROL METHOD THEREOF}
인버터 모듈이 내장된 세탁기 및 그 제어방법에 관한 것이다.
세탁기, 에어컨, 냉장고 등과 같은 다양한 가전 기기가 가정에 보급되어 있는 실정이며, 이로 인해 사용자의 편의성을 증대시키고 있다. 특히, 최근에는 가전 기기의 소형화가 지속적으로 연구됨에 따라, 전력 공급을 효율적으로 제어할 수 있는 인버터(Invertor) 모듈이 내장된 가전 기기의 보급이 증가하고 있다.
다만, 인버터 모듈이 파괴되면, 부품 교체만을 초래하는 것이 아니라, 화재, 누수 등과 같이 사용자의 안전에 악영향을 미치는 다양한 사고가 발생될 수 있는 문제점이 있다. 이에 따라, 인버터 모듈이 파괴, 및 전술한 사고 발생 등을 방지하기 위한 다양한 연구가 진행 중이다.
이를 위해, 인버터 모듈의 파괴를 방지함과 동시에 전력 공급을 보다 효율적으로 제어하는 세탁기, 및 그 제어방법이 개시된다.
일 측면에 따른 세탁기는, 회전력을 발생시키는 모터; 복수 개의 스위칭 회로가 내장되어, 상기 모터로 공급되는 구동전류를 조절하는 인버터 모듈; 및 상기 모터의 구동을 제어함에 있어, 상기 인버터 모듈 내에서의 과전류로 인한 고장신호의 발생 여부를 감지하고, 상기 고장신호의 발생 여부에 관한 감지 결과를 기초로 상기 복수 개의 스위칭 회로 중 적어도 하나의 개폐를 변경하는 제어부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 모터를 정지시킴에 있어, 상기 고장신호의 발생 여부에 관한 감지 결과, 및 상기 고장신호의 발생 횟수에 관한 감지 결과 중 적어도 하나에 기초하여 상기 복수 개의 스위칭 회로 중 적어도 하나의 개폐를 변경할 수 있다.
또한, 상기 복수 개의 스위칭 회로는, 적어도 하나 이상의 상단 스위칭 회로와 적어도 하나 이상의 하단 스위칭 회로를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 모터의 구동을 제어함에 있어, 상기 고장신호가 발생된 것으로 감지되면, 상기 적어도 하나 이상의 하단 스위칭 회로 중에서 일부는 단락시키고, 다른 일부는 오픈시켜 쇼트 브레이크 동작이 수행되도록 할 수 있다.
또한, 상기 고장신호가 감지된 이후 미리 설정된 시간 내에 새로운 고장신호가 발생된 것으로 감지되면, 상기 적어도 하나 이상의 하단 스위칭 회로 중 적어도 하나의 개폐를 변경시켜 쇼트 브레이크 동작이 수행되도록 할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 모터의 구동을 제어함에 있어, 상기 고장신호의 발생이 감지되면, 상기 모터와 연결되어 구동전류가 공급되는 하나 이상의 입력단 중 적어도 하나를 포함하는 폐루프가 생성되도록 상기 적어도 하나 이상의 하단 스위칭 회로 중에서 적어도 하나를 단락시킬 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 고장신호가 감지된 이후 미리 설정된 시간 내에 새로운 고장신호의 발생이 감지되면, 상기 폐루프와는 다른 폐루프를 통해 쇼트 브레이크 동작이 수행되도록 상기 적어도 하나 이상의 하단 스위칭 회로의 개폐를 변경할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 고장신호가 미리 설정된 횟수 이상 발생된 것으로 감지되면, 상기 복수 개의 스위칭 회로 중 적어도 하나를 제어하여 오픈 브레이크 동작을 수행할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 적어도 하나 이상의 하단 스위칭 회로의 개폐를 조절하여 상기 적어도 하나의 상단 스위칭 회로의 파손 여부를 파악할 수 있다.
일 측면에 따른 세탁기의 제어방법은, 동작 모드에 따라 모터의 구동을 제어하는 단계; 상기 모터의 구동을 제어함에 따라, 인버터 모듈 내에서 과전류로 인한 발생되는 고장신호를 감지하는 단계; 및 상기 고장신호에 관한 감지 결과를 기초로 상기 인버터 모듈 내의 복수 개의 스위칭 회로를 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 복수 개의 스위칭 회로를 제어하는 단계는, 상기 고장신호의 발생 여부에 관한 감지 결과 및 상기 고장신호의 발생 횟수에 관한 감지 결과 중 적어도 하나에 기초하여 상기 인버터 모듈 내의 복수 개의 스위칭 회로를 제어할 수 있다.
또한, 상기 복수 개의 스위칭 회로를 제어하는 단계는, 상기 고장신호가 감지되면, 상기 복수 개의 스위칭 회로를 구성하는 적어도 하나의 상단 스위칭 회로와 적어도 하나의 하단 스위칭 회로 중에서, 상기 적어도 하나 이상의 하단 스위칭 회로의 일부는 단락시키고, 다른 일부는 오픈시켜 쇼트 브레이크 동작을 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 복수 개의 스위칭 회로를 제어하는 단계는, 상기 고장신호가 감지된 이후 미리 설정된 시간 내에 새로운 고장신호가 감지되면, 상기 적어도 하나 이상의 하단 스위칭 회로 중 적어도 하나의 개폐를 변경시켜 쇼트 브레이크 동작을 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 복수 개의 스위칭 회로를 제어하는 단계는, 상기 고장신호가 감지되면, 상기 모터와 연결되어 구동전류가 공급되는 하나 이상의 입력단 중 적어도 하나를 포함하는 폐루프가 생성되도록, 상기 복수 개의 스위칭 회로 중 적어도 하나 이상의 하단 스위칭 회로를 단락시켜 쇼트 브레이크 동작을 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 복수 개의 스위칭 회로를 제어하는 단계는, 상기 고장신호가 감지된 이후 미리 설정된 시간 내에 새로운 고장신호가 감지되면, 상기 폐루프와는 다른 폐루프를 통해 쇼트 브레이크 동작이 수행되도록 상기 적어도 하나 이상의 하단 스위칭 회로의 개폐를 변경하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 복수 개의 스위칭 회로를 제어하는 단계는, 상기 고장신호가 미리 설정된 횟수 이상 감지되면, 상기 복수 개의 스위칭 회로 중 적어도 하나를 제어하여 오픈 브레이크 동작을 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 복수 개의 스위칭 회로를 제어하는 단계는, 상기 복수 개의 스위칭 회로를 구성하는 적어도 하나 이상의 하단 스위칭 회로와 적어도 하나 이상의 상단 스위칭 회로 중에서, 상기 적어도 하나 이상의 하단 스위칭 회로의 개폐를 조절하여, 상기 적어도 하나의 상단 스위칭 회로의 파손 여부를 파악하는 단계를 더 포함할 수 있다.
개시된 실시예에 따르면, 고장신호의 검출 여부에 따라 인버터 모듈을 보다 효율적으로 제어할 수 있는 세탁기 및 그 제어방법을 제공함으로써, 인버터 모듈의 파손 방지와, 보다 효율적인 모터의 구동 제어가 동시에 가능하다.
도 1은 일 실시예에 따른 세탁기의 단면을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2은 일 실시예에 따른 세탁기의 구동장치를 분해한 외관을 도시한 도면이다.
도 3은 일 실시예에 따른 세탁기의 제어 블록도를 도시한 도면이다.
도 4 및 도 5는 일 실시예에 따른 인버터 모듈의 내부 구조를 보다 구체적으로 도시한 세탁기의 제어 블록도에 관한 도면이다.
도 6a, 및 도 6b는 서로 다른 실시예에 따른 복수 개의 스위칭 회로의 개폐를 제어하여 모터를 정지시키는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 7, 도 8, 및 도 9는 서로 다른 실시예에 따른 스위칭 회로의 개폐를 제어하여 폐루프의 변경을 통해 모터를 정지시키는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 일 실시예에 따른 3상 모터를 정지시킴에 있어, 고장신호의 검출 횟수에 따라 스위칭 회로를 제어하는 방법을 설명하기 위한 동작 흐름도를 도시한 도면이다.
도 11은 일 실시예에 따른 세탁기의 제어방법에 관한 동작 흐름도를 도시한 도면이다.
한편, 이하에서 설명되는 과전류 또는 과전압으로 인해 인버터 모듈이 파괴되는 것을 방지하는 방법은 다양한 가전 기기에 적용될 수 있다. 예를 들어, 전력을 공급 받아, 내부 구성 요소에 공급되는 전류를 조절하는 인버터 모듈이 내장된 가전 기기라면 모두 적용될 수 있다. 따라서, 이하에서는 가전 기기의 일 예로써, 세탁기를 예로 들어 설명하나, 후술할 실시예들이 이에 한정되는 것은 아니고, 모든 생활가전 기기에 적용될 수 있다.
일반적으로, 세탁기는 물(세탁수 또는 헹굼수)의 담수를 위한 터브, 이 터브의 내부에 회전 가능하게 설치되어 세탁물을 수용하는 세탁조, 이 세탁조의 내부에 회전 가능하게 설치되어 수류를 발생시키는 펄세이터 및 이 세탁조 및 펄세이터를 회전시키기 위한 구동력을 발생하는 모터를 포함하고, 수류와 세제의 계면활성작용으로 세탁물의 오염을 제거하는 장치이다. 이하에서는 세탁기의 구조에 대해 보다 구체적으로 설명하도록 한다.
도 1은 일 실시예에 따른 세탁기의 단면을 개략적으로 도시한 도면이다.
한편, 세탁기의 구현 형태는 세탁물이 수용되는 세탁조와 함꼐 세탁조 바닥에 수류를 발생시키는 펄세이터가 마련되고, 펄세이터가 생성하는 수류를 이용하여 세탁이 이루어지는 도 1의 탑-로드 타입으로 한정되는 것은 아니고, 세탁물을 수용하는 세탁조가 회전하는 동안 세탁물의 낙하를 이용하여 세탁이 이루어지는 프런트-로드 타입으로도 가능하며 제한은 없다.
도 1을 참조하면, 세탁기(1)는 외관을 형성하는 캐비닛(20), 캐비닛(20)의 내부에 배치되어 물이 저수되는 터브(30), 터브(30) 내부에 회전 가능하게 배치되는 세탁조(40), 세탁조(40)의 내부에 배치되어 수류를 발생시키는 펄세이터(45) 및 세탁조(40) 또는 펄세이터(45)를 회전시키는 구동장치(10)를 포함할 수 있다.
캐비닛(20)의 상부에는 세탁조(40)의 내부로 세탁물을 투입할 수 있도록 하는 투입구(22)가 형성되고, 투입구(22)는 캐비닛(20)의 상부에 설치된 도어(21)에 의해 개폐될 수 있다.
터브(30)는 터브(30)의 외면 하측과 캐비닛(20)의 내측 상부를 연결하는 현가장치(31)에 의해 캐비닛(20)에 걸린 상태로 지지될 수 있다. 현가장치(31)는 세탁시 또는 탈수시 터브(30)에서 발생되는 진동을 감쇠시킬 수 있다.
터브(30)의 상부에는 터브(30)로 물을 공급하기 위한 급수관(51)이 설치된다. 급수관(51)의 일측은 외부 급수원과 연결되고, 급수관(51)의 타측은 세제공급장치(50)와 연결된다. 급수관(51)을 통해 공급되는 물은 세제공급장치(50)를 경유하여 세제와 함께 터브(30)의 내부로 공급될 수 있다. 급수관(51)에 설치되는 급수밸브(52)는 물의 공급을 제어할 수 있다.
세탁조(40)는 상부가 개방된 원통형으로 형성되며, 그 내부에 세탁물이 수용된다. 또한, 세탁조(40)의 측면에는 복수의 탈수공(41)이 구비되고, 복수의 탈수공(41)은 세탁조(40)의 내부 공간과 터브(30)의 내부 공간을 연통시킨다.
또한, 세탁조(40)의 상부에는 밸런서(42)가 장착되고, 밸런서(42)는 세탁조(40)의 고속 회전 시에 세탁조(40)에 발생되는 불평형 하중을 상쇄시켜 세탁조(40)가 안정적으로 회전하도록 가이드 할 수 있다.
펄세이터(45)는 정방향 또는 역방향으로 회전하여 수류를 발생시키고, 세탁조(40) 내의 세탁물은 발생된 수류에 의해 물과 함께 교반될 수 있다.
터브(30)의 바닥부에는 배수구(60)가 형성되고, 배수구(60)는 터브(30)에 저장된 물이 배출되도록 공간을 제공한다. 또한, 배수구(60)에는 제 1 배수관(61)이 연결된다. 또한, 제 1 배수관(61)에는 배수밸브(62)가 설치되고, 배수밸브(62)는 배수를 단속할 수 있다.
배수밸브(62)의 출구에는 제 2 배수관(63)이 연결되고, 제 2 배수관(63)은 물이 외부로 배출되도록 공간을 제공할 수 있다. 배수밸브(62)는 솔레노이드 장치 또는 전동구동 모터에 연결된 링크 장치일 수 있다. 이외에도 터브(30) 내부의 물을 외부로 배출시키기 위한 다양한 장치가 배수밸브(62)의 일례로 이용될 수 있을 것이다.
구동장치(10)는 터브(30)의 하측에 마련되어 세탁조(40) 또는 펄세이터(45)에 선택적으로 회전력을 제공한다. 구체적으로, 구동장치(10)는 세탁 행정 및 헹굼 행정에서는 펄세이터(45)에 정방향 또는 역방향의 회전력을 제공하고, 탈수 행정에서는 세탁조(40)와 펄세이터(45)에 역방향의 회전력을 제공한다. 이하에서는 구동장치(10)의 내부에 대해 보다 구체적으로 설명하도록 한다.
도 2은 세탁기에 포함된 구동장치를 분해한 외관을 도시한 도면이다.
구동장치(10)는 전원을 인가 받아 구동력을 발생시키는 모터(100), 모터(100)에서 발생된 회전력을 세탁조(40)와 펄세이터(45)에 전달하는 구동축(70) 및 구동축(70)의 회전을 단속하여 구동축(70)이 펄세이터(45)와 세탁조(40)를 동시 또는 선택적으로 회전하게 하는 클러치(200)를 포함할 수 있다.
구동축(70)은 세탁조(40)에 회전력을 전달하는 탈수축(72)과, 펄세이터(45)를 회전하게 하는 세탁축(71)을 포함할 수 있다. 이때, 탈수축(72)에는 중공이 형성되고, 탈수축(72)의 중공 내부에는 세탁축(71)과 클러치(200)의 회전축(221)이 위치한다.
클러치(200)는 외관을 형성하는 클러치 본체(210), 클러치 본체(210)의 하부에 배치되어 세탁기 동작에 따라 모터(100)의 로터(120)와 결합된 회전축(221)의 회전력을 세탁축(71)과 탈수축(72)에 선택적으로 전달하는 절환기어 어셈블리(220), 세탁조(40)의 회전을 제동하는 브레이크 어셈블리(230)를 포함할 수 있다.
한편, 회전축(221)은 모터(100)와 연결될 수 있다. 여기서, 세탁기(1)에 내장되는 모터(100)로는 전력을 입력 받아, 회전력을 발생시키는 기 공지된 다양한 모터가 이용될 수 있다. 한편, 이하에서는 3상 비엘디씨 모터(Three-phase BrushLess Direct Current Motor)를 모터(100)로 이용하는 경우를 예로 들어 설명하나, 3상 비엘디씨 모터만으로 후술할 실시예들이 한정되는 것은 아니고, 전력을 입력 받아, 회전력을 발생시키는 기 공지된 다양한 모터가 적용될 수 있다.
도 2를 참조하면, 모터(100)는 클러치(200)에 고정된 스테이터(110) 및 스테이터(110)를 둘러싸도록 배치되어 스테이터(110)와 전자기적으로 상호 작용하여 회전하는 로터(120)를 포함할 수 있다.
스테이터(110)는 환형의 베이스(111), 베이스(111)의 외주를 따라 배치되고 스테이터(110)의 반경 방향에 대해 외측으로 돌출되는 복수개의 티스(112), 복수 개의 티스(112) 각각에 권선되는 코일(113)을 포함할 수 있다. 코일(113)은 코일(113)에 흐르는 전류에 의해 자기장을 생성할 수 있고, 복수개의 티스(112)는 생성된 자기장에 의해 자화될 수 있다.
베이스(111)의 상측에는 장착면(114)이 환형으로 형성된다. 한편, 스테이터(110)가 클러치(200)와 결합되는 경우, 클러치(200)는 장착면(114)에 안착될 수 있다. 베이스(111) 및 장착면(114) 내측에는 개구(115)가 형성된다. 클러치(200)와 스테이터(110)가 결합하면, 절환기어 어셈블리(220)와 하부 돌출부(215)가 개구(115)를 통과하여 스테이터(110) 내부에 배치될 수 있다.
로터(120)는 바닥면(121)과 바닥면(121)의 테두리로부터 돌출되는 측벽(122)으로 구성된다. 측벽(122)의 내면에는 복수의 영구 자석(123)이 결합되어 스테이터(110)의 코일(113)과 자기적으로 상호 작용하여 로터(120)를 회전하게 한다.
로터(120)의 중심에는 결합공(125)이 형성되어, 체결부재가 삽입됨으로써, 클러치(200)의 회전축(221)과 로터(120) 상호 간에는 결합될 수 있다. 로터(120)에 결합된 회전축(221)은 탈수축(72)의 중공을 관통하여 감속기어 어셈블리(230)에서 세탁축(71)과 연결되고, 세탁축(71)은 다시 탈수축(72)의 중공을 관통하여 펄세이터(45)에 결합된다.
한편, 모터(100)가 회전력을 발생시키기 위해선, 구동전류가 공급되어야 한다. 실시예에 따른 세탁기(1)에는 인버터 모듈이 내장되어 있으며, 인버터 모듈을 통해 구동전류의 공급을 조절할 수 있다. 이하에서는 모터(100)로 공급되는 구동전류를 조절하는 인버터 모듈을 포함한 세탁기(1) 내부의 제어 블록도에 관련하여 보다 구체적으로 살펴보도록 한다.
도 3은 일 실시예에 따른 세탁기의 제어 블록도를 도시한 도면이고, 도 4 및 도 5는 일 실시예에 따른 인버터 모듈의 내부 구조를 보다 구체적으로 도시한 세탁기의 제어 블록도에 관한 도면이고, 도 6a, 및 도 6b는 서로 다른 실시예에 따른 복수 개의 스위칭 회로의 개폐를 제어하여 모터를 정지시키는 방법을 설명하기 위한 도면이다. 이하에서는 설명의 중복을 방지하기 위해 함께 설명하도록 한다.
도 3을 참조하면, 세탁기(1)는 공급되는 전원을 정류하는 정류기(500), 구동전류를 공급 받아 회전력을 발생시키는 모터(100), 정류된 전원을 조절하여 모터(100)로 공급하는 인버터 모듈(400), 모터(100)로 공급되는 구동전류를 감지하는 구동전류 감지부(430), 로터(120, 도 2)의 회전 변위를 감지하는 홀 센서(600), 및 세탁기(1)의 전반적인 동작을 제어하는 제어부(300)를 포함할 수 있다. 모터(100)에 관한 구체적인 설명은 전술하였으므로 생략하도록 한다.
인버터 모듈(400)은 정류기(500)와 모터(100) 간을 연결하며, 인버터 모듈(400)에는 복수 개의 스위칭 회로가 마련되어, 스위칭 회로의 개폐를 통해 구동 전류의 공급을 제어하는 인버터 회로(410), 및 인버터 모듈(400)의 전반적인 동작을 제어하는 인버터 제어부(420)가 포함될 수 있다. 일 예로, 인버터 모듈(400)은 IPM(Intelligent Power Module) 모듈일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
인버터 회로(410)는 복수 개의 스위칭 회로를 포함할 수 있다. 도 4를 참조하면, 인버터 회로(410)는 3개의 상단 스위칭 회로(Q11~Q13)와 3개의 하단 스위칭 회로(Q21~Q23)를 포함할 수 있다.
이때, 상단 스위칭 회로(Q11~Q13)와 하단 스위칭 회로(Q21~Q23)는 다양한 소자를 통해 구현될 수 있다. 일 실시예로, 상단 스위칭 회로(Q11~Q13)와 하단 스위칭 회로(Q21~Q23)는 고전압 접합형 트랜지스터(High Voltage Bipolar Junction Transistor), 고전압 전계 효과 트랜지스터(High Voltage Field Effect Transistor), 또는 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor) 등의 고전압 스위치와 환류 다이오드(Free Wheeling Diode)를 통해 구현될 수 있다.
3개의 상단 스위칭 회로(Q11~Q13)와 3개의 하단 스위칭 회로(Q21~Q23) 각각은 직렬로 연결될 수 있다. 도 4를 참조하면, 제1 상단 스위칭 회로(Q11)는 제1 하단 스위칭 회로(Q21)는 U단 상에서 직렬로 연결되며, 제2 상단 스위칭 회로(Q12)는 제2 하단 스위칭 회로(Q22)와 V단 상에서 직렬로 연결되며, 제3 상단 스위칭 회로(Q13)는 제3 하단 스위칭 회로(Q23)와 W단 상에서 직렬로 연결될 수 있다. 또한, 도 4를 참조하면, 다이오드(D)가 U단, V단, W단과 병렬로 연결될 수 있다.
또한, 3개의 상단 스위칭 회로(Q11~Q13)와 3개의 하단 스위칭 회로(Q21~Q23)가 각각 연결되는 3개의 노드는 모터(100)의 3개의 입력단(a, b, c)와 각각 연결된다. 이에 따라, 구동전류가 3개의 입력단(a, b, c)를 통해 모터(100)에 공급될 수 있다.
한편, 인버터 모듈(400)에는 인버터 제어부(420)가 마련될 수 있다. 여기서, 인버터 제어부(420)는 프로세서(processor), MCU(Micro Control Unit)와 같이 연산처리가 가능한 각종 연산처리 장치를 통해 구현될 수 있다. 또한, 인버터 제어부(420)는 도 4에 도시된 바와 같이 별도로 존재할 수도 있으나, 제어부(300) 내에 포함될 수 있는 등 제한은 없다.
인버터 제어부(420)는 상단 스위칭 회로(Q21~Q23), 및 하단 스위칭 회로(Q21~Q23)의 개폐, 즉 온(on)/오프(off)를 제어하여 모터(100)로 공급되는 구동전류를 조절할 수 있다. 예를 들어, 인버터 제어부(420)는 제어부(300)로부터 제어신호를 전달 받아, 상단 스위칭 회로(Q21~Q23)와 하단 스위칭 회로(Q21~Q23)의 온/오프를 제어할 수 있다.
또한, 인버터 제어부(420)는 N단에 연결된 저항(R)에 흐르는 전류값을 측정하고, 측정 결과 미리 설정된 값을 초과하면 고장신호를 출력할 수도 있다. 예를 들어, 인버터 제어부(420)는 고장신호를 제어부(300)에 출력할 수도 있다. 여기서, 고장신호는 과전류로 인해 인버터 모듈(400)의 파손 가능성이 있을 때 출력되는 신호를 의미한다. 일 실시예로, 고장신호는 N단에 연결된 저항(R)에 흐르는 전류값이 약 15A에서 20A이상일 경우 출력될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 고장신호는 폴트(fault) 신호라 하기도 하나, 이하에서는 설명의 편의상 고장신호라 지칭하기로 한다.
한편, 세탁기(1)에는 모터(100)로 공급되는 구동 전류값을 감지하는 구동전류 감지부(430)가 마련될 수 있다. 구동전류 감지부(430)는 도 4에 도시된 바와 같이, 모터(100)에 연결된 3개의 입력단(a, b, c)에 흐르는 구동 전류값을 검출할 수 있다. 예를 들어, 구동전류 감지부(430)는 구동 전류값을 감지하는 센싱 저항을 포함할 수 있다. 이때, 센싱 저항으로는 션트 저항(shunt resistor)이 이용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고, 기 공지된 다양한 저항 소자가 이용될 수 있다.
일 실시예로, 구동전류 감지부(430)는 모터(100)와 연결된 3개의 입력단(a, b, c) 각각에 직렬로 연결된 션트 저항의 전압 강하를 검출하고, 이를 이용하여 구동 전류값을 감지할 수 있다. 즉, 구동전류 감지부(430)는 모터(100)와 연결된 3개의 입력단(a, b, c) 각각에 직렬로 연결된 션트 저항에 흐르는 구동 전류값을 측정하고, 측정 결과를 제어부(300)에 전달할 수 있다. 이에 따라, 제어부(300)는 공급되는 실제 전류와 지령 전류를 비교하여 모터(100)를 제어할 수 있다.
한편, 센싱 저항이 도 4에 도시된 바와 같이, 모터(100)와 연결된 3개의 입력단(a, b, c) 각각에 직렬 연결되는 것으로 한정되는 것은 아니다. 예를 들어 도 5를 참조하면, 구동전류 감지부(430)는 하단 스위칭 회로(Q21, Q22, Q23)의 밑단에 직렬 연결된 션트 저항을 통해 전류값을 측정하고, 측정 결과를 제어부(300)에 전달할 수도 있는 등 제한은 없다.
또한, 세탁기(1)에는 로터(120, 도 2)의 회전 변위를 감지하는 홀 센서(600)가 마련될 수 있다. 예를 들어, 홀센서(600)는 스테이터(110, 도 2)의 상면의 일측에 접속될 수 있다. 이에 따라, 홀센서(600)는 로터(120)에 부착된 영구 자석(123, 도 2)의 회전에 의한 자기장의 변화를 감지함으로써 로터(120)의 회전 변위와 관련된 각도, 주파수 등을 출력할 수 있다.
홀센서(600)로는 다양한 각도센서가 이용될 수 있다. 예를 들어, 홀센서(600)로는 포텐셔미터(Potentiometer), 절대위치 인코더(Absolute Encoder), 증분형 인코더(Incremental Encoder) 등의 각도센서가 이용될 수 있다. 여기서, 포텐셔미터(Potentiometer)는 각도에 따라 가변저항의 값을 달리하여 회전하는 각도에 정비례하는 전기적 입력을 산출하는 각도센서를 의미한다. 또한, 절대위치 인코더(Absolute Encoder)는 기준되는 위치를 설정하지 않고 광학 펄스파를 이용해 어느 정도의 회전으로 해당위치에 있는지 검출하는 각도센서를 의미한다.
또한, 증분형 인코더(Incremental Encoder)는 기준되는 위치를 설정하여 측정된 각도의 증감을 통해 각도를 산출하는 것으로, 광학 펄스파를 이용해 어느 정도의 회전으로 해당위치에 있는지 검출하는 각도센서를 의미한다. 이외에도 각도와 주파수를 측정하는 다양한 종류의 각도센서가 홀센서(600)로 이용될 수 있으며, 전술한 예로 한정되는 것은 아니다.
한편, 세탁기(1)에는 제어부(300)가 마련될 수 있다. 제어부(300)는 프로세서, MCU와 같이 각종 연산 처리가 가능한 연산처리 장치를 통해 구현될 수 있다. 제어부(300)는 세탁기(1)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 제어부(300)는 제어신호를 생성하고, 생성한 제어신호를 통해 세탁기(1)의 구성요소의 동작을 제어할 수 있다.
예를 들어, 세탁기(1)에 마련된 입/출력 인터페이스 장치를 통해 사용자로부터 동작 명령을 입력 받으면, 제어부(300)는 제어신호를 통해 세탁기(1)의 구성요소의 동작을 제어함으로써, 사용자가 원하는 동작이 수행되도록 한다. 일 실시예로, 제어부(300)는 입/출력 인터페이스 장치를 통해 입력되는 사용자의 동작 명령과 메모리에 저장된 프로그램 및 데이터에 따라 세탁기(1)의 동작을 제어할 수 있다.
예를 들어, 제어부(300)는 세탁행정의 일환으로써, 급수 동작, 세탁 동작, 탈수 동작 등을 수행할 수 있다. 구체적인 예로, 급수 동작 중에 제어부(300)는 제어신호를 통해 급수 밸브(52)를 개방시켜 물이 세탁조(40, 도 1)로 공급되도록 하며, 인버터 모듈(400)을 제어하여 모터(100)에 구동전류를 공급함으로써, 펄세이터(45, 도 1)를 회전시킬 수 있다.
한편, 제어부(300)는 인버터 모듈(400)을 제어하여 모터(100)에 구동전류를 공급시켜 회전력을 발생시킴으로써 세탁 동작을 수행할 뿐만 아니라, 세탁 동작이 완료되면 모터(100)를 정지시킬 수 있다. 또한, 세탁 동작 중에도 사용자로부터 정지 명령을 입력 받으면, 제어부(300)는 인버터 모듈(300)을 제어하여 모터(100)를 정지시킬 수도 있다. 또한, 탈수 동작이 완료되면, 제어부(300)는 인버터 모듈(300)을 제어하여 모터(100)를 정지시킬 수도 있다.
다시 말해서, 입력 받은 동작 명령, 동작 모드 등에 따라, 제어부(300)는 인버터 모듈(300)을 제어하여 모터(100)를 동작시키거나 또는 정지시킬 수도 있다. 이때, 제어부(300)는 모터(100)의 구동 상태에 따라 다양한 방법으로 모터(100)를 정지시킬 수 있다.
예를 들어, 모터(100)의 RPM(Revolution Per Minute)의 높은 상태라면, 즉 모터(100)의 회전수가 높은 상태라면, 제어부(300)는 감속 제어 동작, 쇼트 브레이크 동작을 수행하여 모터(100)를 정지시킬 수 있다. 또한, 모터(100)의 회전수가 낮은 상태라면, 제어부(300)는 오픈 브레이크 동작을 수행할 수 있다.
일 실시예로, 세탁 동작이 완료된 후 모터(100)를 정지시킬 경우, 제어부(300)는 감속 제어 동작, 및 쇼트 브레이크 동작 중 적어도 하나를 수행하여 모터(100)를 정지시킬 수 있다. 또 다른 일 실시예로, 탈수 동작이 완료된 후 모터(100)를 정지시킬 경우, 제어부(300)는 오픈 브레이크, 및 쇼트 브레이크 동작 중 적어도 하나를 수행하여 모터(100)를 정지시킬 수 있다.
이때, 모터(100)의 구동상태, 동작상태 별 모터(100)의 정지방법에 관한 데이터는 세탁기(1)의 메모리에 기 저장되어, 제어부(300)는 메모리에 저장된 데이터를 이용하여 모터(100)의 구동을 제어할 수 있다. 이하에서는 모터(100)를 정지시키는 구동 방법에 대해 보다 구체적으로 살펴보도록 한다.
도 6a, 및 도 6b는 서로 다른 실시예에 따른 복수 개의 스위칭 회로의 개폐를 제어하여 모터를 정지시키는 방법을 설명하기 위한 도면이다. 이하에서는 설명의 편의상 정류기(500)와 6개의 스위칭 회로(Q11~Q13, Q21~Q23)를 간략하게 도시하도록 한다.
제어부(300)는 전술한 바와 같이 모터(100)의 구동상태에 따라 다양한 방법을 통해 모터(100)의 정지 제어를 수행할 수 있다. 예를 들어, 제어부(300)는 전술한 바와 같이 구동전류 감지부(430)가 측정한 모터(100)에 공급되는 구동전류를 수신하고, 구동전류와 지령전류 간의 비교 결과를 기초로 모터(100)의 속도를 제어하는 일반적인 감속 제어 동작을 통해 모터(100)을 정지시킬 수 있다.
또 다른 예로, 제어부(300)는 도 6a에 도시된 바와 같이, 인버터 모듈(300) 내의 6개의 스위칭 회로(Q11~Q13, Q21~Q23) 중에서 3개의 하단 스위칭 회로(Q21~Q23)를 전부 온, 즉 단락(short)시키는 쇼트 브레이크(short brake) 동작을 수행할 수 있다. 쇼트 브레이크 동작은 하단 스위칭 회로(Q21~Q23)를 전부 단락시켜, 모터(100)와 정류기(500) 간의 연결을 끊으면서 모터(100)의 입력 단(a, b, c) 중 적어도 하나가 포함된 폐루프(C1)가 구성되도록 하는 동작을 의미한다.
쇼트 브레이크 동작이 수행되면, 모터(100)와 정류기(500) 간에 연결은 끊어지게 되므로, 모터(100)로의 전력 공급은 중단된다. 모터(100)의 3상 잔여 전력(eas, ebs, ecs)은 입력단(a, b, c) 각각에 연결된 임피던스(Z1, Z2, Z3)를 통해 소모될 수 있다.
또 다른 예로, 제어부(300)는 도 6b에 도시된 바와 같이, 인버터 모듈(300) 내의 6개 스위칭 회로(Q11~Q13, Q21~Q23)를 전부 오프, 즉 오픈(open)시키는 오픈 브레이크 동작을 수행할 수 있다. 이 경우, 모터(100)의 3상 잔여전력(eas, ebs, ecs)은 입력단(a, b, c) 각각에 연결된 임피던스(Z1, Z2, Z3)를 통해 소모되지 않기 때문에, 쇼트 브레이크 동작을 수행하는 것보다 느리게 모터(100)가 정지될 수 있다.
즉, 쇼트 브레이크 동작을 수행하면, 오픈 브레이크 동작을 수행할 때 보다 모터(100)를 보다 빠르게 정지시킬 수 있다. 다만, 3개의 상단 스위칭 회로(Q11~Q13) 중에서 적어도 하나가 파손으로 인해 단락된 상황에서 쇼트 브레이크 동작이 수행되면, 암 쇼트(arm short)가 발생되는 문제점이 있다.
여기서, 암 쇼트는 동일 단에 있는 복수 개의 스위칭 소자가 동시에 단락되었을 때를 의미한다. 예를 들어 도 6a를 참조하면, 암쇼트는 U단에 연결된 제1 상단 스위칭 회로(Q11), 및 제1 하단 스위칭 회로(Q21)가 단락되는 경우에 발생될 수 있다. 또한, 암쇼트는 V단에 연결된 제2 상단 스위칭 회로(Q12), 및 제2 하단 스위칭 회로(Q22)가 단락되는 경우에도 발생될 수 있다. 또한, 암쇼트는 W단에 연결된 제3 상단 스위칭 회로(Q13), 및 제3 하단 스위칭 회로(Q23)가 단락되는 경우에도 발생될 수 있다.
암 쇼트가 발생되면, 정류기(500)를 통해 정류된 DC 전력에 의해 과전류가 발생되어 인버터 모듈(400)이 파손될 뿐만 아니라, 화재, 누수 등과 같이 사용자의 안전에 영향을 미치는 각종 사고가 발생될 수 있다.
이에 따라, 도 4및 도 5를 참조하면, N단에는 저항(R)이 연결될 수 있으며, 인버터 제어부(420)는 저항(R)에 흐르는 전류값을 검출하여, 검출한 전류값이 미리 설정된 수준을 초과하면, 고장신호를 제어부(300)로 출력할 수 있다.
이때, 기존의 세탁기는 인버터 모듈을 보호하기 위한 보호 프로세스를 자체적으로 수행한다. 예를 들어, 상단 스위칭 회로 중 적어도 하나가 파손으로 인해 단락되어 암쇼트가 발생되어 고장신호가 검출되면, 기존의 세탁기는 인버터 모듈의 보호를 위해 리셋, 즉 초기화 동작을 수행한다. 구체적인 예로, 기존의 세탁기는 인버터 모듈 내에 마련된 6개의 스위칭 회로 전부를 오픈시키는 오픈 브레이크 동작을 수행한다. 오픈 브레이크 동작 수행 후 미리 설정된 시간이 경과되면, 기존의 세탁기는 정상 상태로 전환되었다고 판단한 후, 쇼트 브레이크 동작을 수행할 수 있다.
이때, 상단 스위칭 회로 중 적어도 하나는 여전히 파손되어 있기 때문에 암 쇼트가 다시 발생되고, 이로 인해 과전류가 재발생됨에 따라 고장신호 또한 재 검출된다. 그러면, 기존의 세탁기는 오픈 브레이크 동작을 재수행하고, 미리 설정된 시간이 경과되면 쇼트 브레이크 동작을 재수행하게 된다. 다만, 기존의 파손된 상단 스위칭 회로는 여전히 단락되어 있기 때문에 전술한 동작들이 반복될 수 밖에 없고, 전술한 동작들의 반복에 따라 인버터 모듈의 파손만으로 끝나는 것이 아니라, 화재 등이 발생되어 실내 사용자의 안전에 위협이 가해질 가능성 또한 더 높아진다.
또한, 기존의 세탁기는 복수 개의 스위칭 회로 중에 어떠한 스위칭 회로가 파손되어 있는지를 파악할 수 없기 때문에, 특정 단에 연결된 하단 스위칭 회로만을 오픈 시키기에는 어려움이 있다.
이에 따라, 실시예에 따른 세탁기(1)는 모터(10)를 정지시킴에 있어, 전술한 동작의 반복하지 않고, 스위칭 회로의 온/오프를 제어하여 폐루프를 변경시켜 쇼트 브레이크 동작을 수행함으로써, 암 쇼트가 지속적으로 반복되는 것을 방지할 수 있으며, 페루프의 변경을 통해 파손된 스위칭 회로를 파악할 수 있다. 또한, 스위칭 회로의 온/오프를 제어하여도 과전류가 지속적으로 발생되는 경우, 실시예에 따른 세탁기(1)는 오픈 브레이크 동작을 수행함으로써, 사고 발생을 미연에 방지할 수 있다. 이하에서는 스위칭 회로의 온/오프를 제어하여 모터를 정지시키는 방법에 대해 구체적으로 살펴보도록 한다.
도 7, 도 8, 및 도 9는 서로 다른 실시예에 따른 스위칭 회로의 개폐를 제어하여 폐루프의 변경을 통해 모터를 정지시키는 방법을 설명하기 위한 도면이다. 이하에서는 인버터 제어부가 제어부로부터 제어신호를 받아, 6개의 스위칭 회로(Q11~Q13, Q21~Q23)를 제어하여 모터를 정지시키는 동작에 대해 살펴보도록 하나, 전술한 바와 같이 인버터 제어부는 제어부에 포함될 수 있으므로 제어부가 직접 6개의 스위칭 회로(Q11~Q13, Q21~Q23)를 제어할 수도 있다.
고장신호가 검출된 경우, 인버터 제어부는 3개의 상단 스위칭 회로(Q11~Q13) 중 어떠한 상단 스위칭 회로가 파손된 것인지 파악할 수 없다. 따라서, 인버터 제어부는 어떠한 상단 스위칭 회로가 파손된 것인지를 파악하기 위해 3개의 하단 스위칭 회로(Q21~Q23) 중 일부 만을 단락시킬 수 있다.
먼저, 고장신호가 검출되면, 인버터 제어부는 3개의 하단 스위칭 회로(Q21~Q23) 중에서 제2 하단 스위칭 회로(Q22)와, 제3 하단 스위칭 회로(Q23)를 단락 시키고, 제1 하단 스위칭 회로(Q21)를 오픈 시킬 수 있다. 이에 따라, 도 7를 참조하면, 모터와 연결된 입력단(b, c)를 포함하는 폐루프(C2)가 생성될 수 있다.
이때, 제1 상단 스위칭 회로(Q11)가 파손된 것이라면, 생성된 폐루프(C2)로 인해 과전류는 발생되지 않는다. 따라서, 모터의 잔여전력은 제2 임피던스(Z2)와 제3 임피던스(Z3)를 통해 오픈 브레이크 동작시 보다 빠르게 소모되며, 기기 파손, 화재 등의 사고를 방지할 수 있다. 또한, 인버터 제어부는 제1 상단 스위칭 회로(Q11)가 파손된 것을 파악할 수 있다.
다만, 제1 상단 스위칭 회로(Q11)가 파손된 것이 아니라면, 암쇼트로 인해 과전류가 다시 발생될 수 있으며, 고장신호가 재 검출될 수 있다. 그러면, 인버터 제어부는 제1 상단 스위칭 회로(Q11)가 파손된 것이 아님을 파악하고, 도 8에 도시된 바와 같이 제1 하단 스위칭 회로(Q21)와 제3 하단 스위칭 회로(Q23)를 단락시키고, 제2 하단 스위칭 회로(Q22)를 오픈시킬 수 있다.
이에 따라, 모터와 연결된 입력단(a, c)를 포함하는 폐루프(C3)가 생성될 수 있다. 이때, 제2 상단 스위칭 회로(Q12)가 파손된 것이라면, 생성된 폐루프(C3)로 인해 과전류는 발생되지 않는다. 이에 따라, 모터의 잔여전력은 제1 임피던스(Z1)와 제3 임피던스(Z3)를 통해 오픈 브레이크 동작시 보다 빠르게 소모되며, 기기 파손, 화재 등의 사고를 방지할 수 있다. 또한, 인버터 제어부는 제2 상단 스위칭 회로(Q12)가 파손된 것을 파악할 수 있다.
다만, 제2 상단 스위칭 회로(Q12)가 파손된 것이 아니라면, 암쇼트로 인해 과전류는 또 발생될 수 있으며, 고장신호 또한 재 검출될 수 있다. 그러면, 실시예에 따른 인버터 제어부는 도 9에 도시된 바와 같이, 제1 하단 스위칭 회로(Q21)와 제2 하단 스위칭 회로(Q22)를 단락시키고, 제3 하단 스위칭 회로(Q23)를 오픈시킬 수 있다.
이에 따라, 모터와 연결된 입력단(a, b)를 포함하는 폐루프(C2)가 생성될 수 있다. 이때, 제3 상단 스위칭 회로(Q13)가 파손된 것이라면, 생성된 폐루프(C4)로 인해 과전류는 발생되지 않는다. 이에 따라, 모터의 잔여전력은 제1 임피던스(Z1)와 제2 임피던스(Z2)를 통해 오픈 브레이크 동작시 보다 빠르게 소모되며, 기기 파손, 화재 등의 사고를 방지할 수 있다. 또한, 인버터 제어부는 제3 상단 스위칭 회로(Q13)가 파손된 것을 파악할 수 있게 된다.
다만, 전술한 3개의 폐루프(C2, C3, C4)로도 과전류가 발생되어 고장신호가 검출된다면, 인버터 제어부는 모든 스위칭 회로를 오픈시키는 오픈 브레이크 동작을 수행할 수 있다. 이때, 상단 스위칭 회로(Q11, Q12, Q13) 중 적어도 하나가 파손으로 인해 단락되어 제어가 되지 않더라도, 인버터 제어부는 나머지 스위칭 회로를 오픈시킴으로써, 개회로를 만드는 오픈 브레이크 동작을 수행함에는 지장이 없다.
예를 들어, 3개의 상단 스위칭 회로(Q11~Q13) 중 적어도 2개가 파손된 경우, 전술한 3개의 폐루프(C2, C3, C4)로도 과전류가 발생된다. 이에 따라, 인버터 제어부는 파손된 스위칭 회로가 제어되지 않더라도, 다른 스위칭 회로 전부를 오픈시켜 오픈 브레이크 동작을 수행함으로써, 과전류 발생을 억제할 수 있다.
실시예에 따른 세탁기(1)는 모터와 연결된 입력단 중 적어도 하나의 입력 단을 포함하는 폐루프를 생성함으로써, 과전류가 발생되지 않으면서 모터의 잔여전력을 보다 빠르게 소모시킬 수 있게끔 스위칭 회로를 조절할 수 있다.
한편, 하단 스위칭 회로(Q21, Q22, Q23)의 개폐 순서가 도 7, 도 8, 및 도 9 순으로 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 인버터 제어부는 고장신호가 지속적으로 검출되는지 여부에 따라, 스위칭 회로를 제어하여 도 8의 폐루프(C3), 도 7의 폐루프(C2), 도 9의 폐루프(C4) 순으로 구성되게끔 할 수도 있다.
또한, 실시예에 따른 세탁기(1)는 N(N≥2)상 모터를 이용하는 경우에는 전부 적용 가능하며, 이때 모터의 상의 개수에 따라 생성 가능한 폐회로의 형태, 및 개수는 달라질 수 있다. 이하에서는 3상 모터를 정지시키는 세탁기의 동작 흐름에 대해 간단하게 살펴보도록 한다.
도 10은 일 실시예에 따른 3상 모터를 정지시킴에 있어, 고장신호의 검출 횟수에 따라 스위칭 회로를 제어하는 방법을 설명하기 위한 동작 흐름도를 도시한 도면이다.
이때, 세탁기는 고장신호의 검출 여부, 및 고장신호의 검출 횟수 중 적어도 하나에 기초하여 인버터 모듈 내 스위칭 소자를 제어함으로써, 모터의 구동을 제어할 수 있다.
예를 들어, 고장신호가 검출되지 않으면(900), 세탁기는 쇼트 브레이크 동작을 수행하여, 모터를 보다 빠르게 정지시킬 수 있다(905). 이외에도, 고장신호가 검출되지 않으면, 세탁기는 다양한 정지방법에 따라 모터를 정지시킬 수 있다.
예를 들어, 세탁 동작이 완료되어 모터를 정지시킬 경우, 세탁기는 실제 전류와 지령 전류 간의 비교 결과를 기초로 제어신호를 통해 모터를 감속시키는 감속 제어 동작, 및 쇼트 브레이크 동작 중 적어도 하나의 동작을 수행하여 모터를 정지시킬 수 있다. 또 다른 예로, 탈수 모드가 완료되어 모터를 정지시킬 경우, 세탁기는 전술한 오픈 브레이크 동작, 및 쇼트 브레이크 동작 중 적어도 하나의 동작을 수행하여 모터를 정지시킬 수 있다.
동작 모드, 동작 상황에 따른 모터의 정지방법에 관한 제어 데이터, 제어 알고리즘 등은 세탁기 내에 마련된 메모리에 기 저장될 수 있으며, 세탁기의 제어부는 메모리에 저장된 데이터를 이용하여 제어신호를 생성함으로써, 세탁기 내 구성요소를 제어할 수 있다.
한편, 고장신호가 검출되면(910), 세탁기는 U, V, W단에 연결된 하단 스위칭 회로 중에서 V, W단에 연결된 스위칭 회로를 단락시키는 2상 쇼트 브레이크 동작을 수행할 수 있다(920). 예를 들어, 세탁기는 도 7에 도시된 바와 같이 V단에 연결된 제2 하단 스위칭 회로(Q22)와 W단에 연결된 제3 하단 스위칭 회로(Q23)를 단락시키고, 제1 하단 스위칭 회로(Q21)는 오픈시킬 수 있다.
V단에 연결된 제2 하단 스위칭 회로(Q22)와 W단에 연결된 제3 하단 스위칭 회로(Q23)를 단락시켰음에도 고장신호가 검출되면, 즉 고장신호가 2회 검출되면(925), 세탁기는 U, W단 2상 쇼트 브레이크 동작을 수행할 수 있다. 예를 들어, 세탁기를 참조하면, 도 8에 도시된 바와 같이, U단에 연결된 제1 하단 스위칭 회로(Q21)와 W단에 연결된 제3 하단 스위칭 회로(Q23)를 단락시키고, V단에 연결된 제2 하단 스위칭 회로(Q22)는 오픈시킬 수 있다(930).
한편, U단에 연결된 제1 하단 스위칭 회로(Q21)와 W단에 연결된 제3 하단 스위칭 회로(Q23)를 단락시켰음에도 고장신호가 검출되면, 즉 고장신호가 3회 검출되면, 세탁기는 U단에 연결된 제1 하단 스위칭 회로(Q21)와 V단에 연결된 제2 하단 스위칭 회로(Q22)를 단락 시키고, W단에 연결된 제3 하단 스위칭 회로(Q23)를 오픈시키는 쇼트 브레이크 동작을 수행할 수 있다(940).
제1 하단 스위칭 회로(Q21)와 V단에 연결된 제2 하단 스위칭 회로(Q22)를 단락시킴에 따라 구성된 폐회로를 통해서도, 고장신호가 검출된다면, 즉 고장신호가 3회를 초과하면, 세탁기는 오픈 브레이크 동작을 수행하여(945), 암쇼트의 반복으로 인한 사고 발생을 미연에 방지할 수 있다.
이때, 오픈 브레이크 동작을 수행하는 고장신호의 검출 횟수에 관한 데이터는 세탁기의 매모리에 기 저장될 수 있다. 예를 들어, 오픈 브레이크 동작을 수행하는 고장신호의 검출 횟수는 설계자 또는 사용자에 의해 미리 설정되어 세탁기의 메모리에 기 저장될 수 있으며, 추후 변경이 가능할 수 있다. 따라서, 고장신호가 4회 이상 검출되어야만 오픈 브레이크 동작을 수행하는 것은 아니고, 세탁기는 M(M≥1)회 이상 고장신호가 검출되면, 바로 오픈 브레이크 동작을 수행할 수도 있다.
이하에서는 세탁기의 동작 흐름에 대해서 간단하게 살펴보도록 한다.
도 11은 일 실시예에 따른 세탁기의 제어방법에 관한 동작 흐름도를 도시한 도면이다.
도 11을 참조하면, 세탁기는 동작 모드에 따라 모터의 구동을 제어할 수 있다(1000). 예를 들어, 사용자로부터 세탁 명령을 입력 받은 경우, 세탁기는 일단 모터를 가동시키지 않고, 급수 밸브를 개방시켜 물이 세탁조로 공급되도록 하며, 물이 공급된 후 인버터 모듈을 제어하여 모터에 구동전류를 공급함으로써, 펄세이터를 회전시킬 수 있다.
또한 세탁 동작, 탈수 동작 등이 완료되거나 정지 명령을 입력 받은 경우, 세탁기는 모터를 정지시킬 수 있다. 예를 들어, 세탁기는 감속 제어 동작을 수행하거나, 오픈 브레이크 동작, 쇼트 브레이크 동작 등을 수행할 수도 있다.
이때, 세탁기는 인버터 모듈 내에서 과전류로 인한 고장신호가 발생되는지 여부를 감지할 수 있으며(1010), 감지 결과를 기초로 인버터 모듈 내의 복수 개의 스위칭 회로를 제어할 수 있다(1020). 예를 들어, 세탁기는 인버터 모듈 내에서 과전류로 인한 고장신호의 발생 여부, 및 고장신호의 발생 횟수 중 적어도 하나에 관한 감지 결과를 기초로 인버터 모듈 내의 복수 개의 스위칭 회로의 개폐를 제어할 수 있다.
예를 들어, 인버터 모듈 내에는 3개의 라인이 마련될 수 있으며, 3개의 라인은 서로간에 병렬로 연결되고, 각 라인에는 상단 스위칭 회로와 하단 스위칭 회로가 연결될 수 있다. 이때, 동일 라인 상에서 상단 스위칭 회로와 하단 스위칭 회로가 동시에 단락되면, 정류기를 통해 과전류가 공급되어, 인버터 모듈의 파손뿐만 아니라, 화재 등이 발생될 수 있다.
따라서, 3개의 상단 스위칭 회로 중에 적어도 하나가 파손된 상황에서, 3개의 하단 스위칭 회로를 전부 쇼트시키는 쇼트 브레이크 동작을 수행할 경우, 적어도 한 개의 동일 라인 상에서 상단 스위칭 회로와 하단 스위칭 회로가 동시에 단락되게 되어, 다양한 문제가 발생된다.
이에 따라, 실시예에 따른 세탁기는 3개의 하단 스위칭 회로 중에서 일부만을 단락시키는 쇼트 브레이크 동작을 수행함으로써, 모터를 보다 빠르게 정지시킴과 동시에, 안전성을 도모할 수 있다. 복수 개의 하단 스위칭 회로 중에서 일부 만을 단락시키는 쇼트 브레이크 동작에 관한 구체적인 설명은 전술하였으므로 생략하도록 한다.
또한, 실시예에 따른 세탁기는 복수 개의 하단 스위칭 회로 중에서 단락되는 하단 스위칭 회로를 변경하여, 쇼트 브레이크 동작을 반복적으로 수행하여도 고장신호가 지속적으로 검출되면, 모터를 빠르게 정지시키는 것보다는 안전성에 중점을 두어, 오픈 브레이크 동작을 수행할 수 있다.
본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 개시된 발명의 바람직한 일 예에 불과할 뿐이며, 본 출원의 출원시점에 있어서 본 명세서의 실시예와 도면을 대체할 수 있는 다양한 변형 예들이 있을 수 있다.
또한, 본 명세서에서 사용한 용어는 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 개시된 발명을 제한 및/또는 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는다.
또한, 본 명세서에서 사용한 "제1", "제2" 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않으며, 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. "및/또는" 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
또한, 본 명세서 전체에서 사용되는 "~부(unit)", "~기", "~블록(block)", "~부재(member)", "~모듈(module)" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미할 수 있다. 예를 들어, 소프트웨어, FPGA 또는 ASIC과 같은 하드웨어를 의미할 수 있다. 그러나, "~부", "~기", "~블록", "~부재", "~모듈" 등이 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니며, "~부", "~기", "~블록", "~부재", "~모듈" 등은 접근할 수 있는 저장 매체에 저장되고 하나 또는 그 이상의 프로세서에 의하여 수행되는 구성일 수 있다.
1: 세탁기, 10: 구동장치, 100: 모터, 200: 클러치

Claims (17)

  1. 회전력을 발생시키는 모터;
    복수 개의 스위칭 회로가 내장되어, 상기 모터로 공급되는 구동전류를 조절하는 인버터 모듈; 및
    상기 모터의 구동을 제어함에 있어, 상기 인버터 모듈 내에서의 과전류로 인한 고장신호의 발생 여부를 감지하고, 상기 고장신호의 발생 여부에 관한 감지 결과를 기초로 상기 복수 개의 스위칭 회로 중 적어도 하나의 개폐를 변경하는 제어부;를 포함하고,
    상기 복수 개의 스위칭 회로는, 적어도 하나 이상의 상단 스위칭 회로와 적어도 하나 이상의 하단 스위칭 회로를 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 모터의 구동을 제어함에 있어, 상기 고장신호가 발생된 것으로 감지되면, 상기 적어도 하나 이상의 하단 스위칭 회로 중에서 일부는 단락시키고, 다른 일부는 오픈시켜 쇼트 브레이크 동작이 수행되도록 하는 세탁기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 모터를 정지시킴에 있어, 상기 고장신호의 발생 여부에 관한 감지 결과, 및 상기 고장신호의 발생 횟수에 관한 감지 결과 중 적어도 하나에 기초하여 상기 복수 개의 스위칭 회로 중 적어도 하나의 개폐를 변경하는 세탁기.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 고장신호가 감지된 이후 미리 설정된 시간 내에 새로운 고장신호가 발생된 것으로 감지되면, 상기 적어도 하나 이상의 하단 스위칭 회로 중 적어도 하나의 개폐를 변경시켜 쇼트 브레이크 동작이 수행되도록 하는 세탁기.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 모터의 구동을 제어함에 있어, 상기 고장신호의 발생이 감지되면, 상기 모터와 연결되어 구동전류가 공급되는 하나 이상의 입력단 중 적어도 하나를 포함하는 폐루프가 생성되도록 상기 적어도 하나 이상의 하단 스위칭 회로 중에서 적어도 하나를 단락시키는 세탁기.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 고장신호가 감지된 이후 미리 설정된 시간 내에 새로운 고장신호의 발생이 감지되면, 상기 폐루프와는 다른 폐루프를 통해 쇼트 브레이크 동작이 수행되도록 상기 적어도 하나 이상의 하단 스위칭 회로의 개폐를 변경하는 세탁기.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 고장신호가 미리 설정된 횟수 이상 발생된 것으로 감지되면, 상기 복수 개의 스위칭 회로 중 적어도 하나를 제어하여 오픈 브레이크 동작을 수행하는 세탁기.
  9. ◈청구항 9은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 적어도 하나 이상의 하단 스위칭 회로의 개폐를 조절하여 상기 적어도 하나의 상단 스위칭 회로의 파손 여부를 파악하는 세탁기.
  10. 동작 모드에 따라 모터의 구동을 제어하는 단계;
    상기 모터의 구동을 제어함에 따라, 인버터 모듈 내에서 과전류로 인한 발생되는 고장신호를 감지하는 단계; 및
    상기 고장신호에 관한 감지 결과를 기초로 상기 인버터 모듈 내의 복수 개의 스위칭 회로를 제어하는 단계;를 포함하고,
    상기 복수 개의 스위칭 회로를 제어하는 단계는,
    상기 고장신호의 발생 여부에 관한 감지 결과 및 상기 고장신호의 발생 횟수에 관한 감지 결과 중 적어도 하나에 기초하여 상기 인버터 모듈 내의 복수 개의 스위칭 회로를 제어하는 단계를 포함하고,
    상기 복수 개의 스위칭 회로를 제어하는 단계는,
    상기 고장신호가 감지되면, 상기 복수 개의 스위칭 회로를 구성하는 적어도 하나의 상단 스위칭 회로와 적어도 하나의 하단 스위칭 회로 중에서, 상기 적어도 하나 이상의 하단 스위칭 회로의 일부는 단락시키고, 다른 일부는 오픈시켜 쇼트 브레이크 동작을 수행하는 단계;를 더 포함하는 세탁기의 제어방법.
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 제10항에 있어서,
    상기 복수 개의 스위칭 회로를 제어하는 단계는,
    상기 고장신호가 감지된 이후 미리 설정된 시간 내에 새로운 고장신호가 감지되면, 상기 적어도 하나 이상의 하단 스위칭 회로 중 적어도 하나의 개폐를 변경시켜 쇼트 브레이크 동작을 수행하는 단계;
    를 더 포함하는 세탁기의 제어방법.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 복수 개의 스위칭 회로를 제어하는 단계는,
    상기 고장신호가 감지되면, 상기 모터와 연결되어 구동전류가 공급되는 하나 이상의 입력단 중 적어도 하나를 포함하는 폐루프가 생성되도록, 상기 복수 개의 스위칭 회로 중 적어도 하나 이상의 하단 스위칭 회로를 단락시켜 쇼트 브레이크 동작을 수행하는 단계;
    를 더 포함하는 세탁기의 제어방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 복수 개의 스위칭 회로를 제어하는 단계는,
    상기 고장신호가 감지된 이후 미리 설정된 시간 내에 새로운 고장신호가 감지되면, 상기 폐루프와는 다른 폐루프를 통해 쇼트 브레이크 동작이 수행되도록 상기 적어도 하나 이상의 하단 스위칭 회로의 개폐를 변경하는 단계;
    를 더 포함하는 세탁기의 제어방법.
  16. ◈청구항 16은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제10항에 있어서,
    상기 복수 개의 스위칭 회로를 제어하는 단계는,
    상기 고장신호가 미리 설정된 횟수 이상 감지되면, 상기 복수 개의 스위칭 회로 중 적어도 하나를 제어하여 오픈 브레이크 동작을 수행하는 단계;
    를 더 포함하는 세탁기의 제어방법.
  17. ◈청구항 17은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제10항에 있어서,
    상기 복수 개의 스위칭 회로를 제어하는 단계는,
    상기 복수 개의 스위칭 회로를 구성하는 적어도 하나 이상의 하단 스위칭 회로와 적어도 하나 이상의 상단 스위칭 회로 중에서, 상기 적어도 하나 이상의 하단 스위칭 회로의 개폐를 조절하여, 상기 적어도 하나의 상단 스위칭 회로의 파손 여부를 파악하는 단계;
    를 더 포함하는 세탁기의 제어방법.
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JP2013110855A (ja) * 2011-11-21 2013-06-06 Sanden Corp インバータ回路の故障検知装置

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